Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդների ընդհանուր բնութագրերը. Թեմա III. վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդներ. «գործիքներ և վերլուծական սարքավորումներ»

Էլեկտրաքիմիական մեթոդներ– շրջակա միջավայրի մոնիտորինգում դրանց կիրառման առումով առավել դինամիկ զարգացող: Ամենից հաճախ MOS համակարգերը օգտագործում են վոլտամետրիա (ներառյալ բևեռագրությունը), պոտենցիոմետրիա (ներառյալ իոնոմետրիա), կուլոմետրիա և հաղորդունակություն:

Վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները օգտագործում են միջավայրի տարբեր էլեկտրական հատկությունների կախվածությունը դրանում վերլուծվող նյութերի քանակական պարունակությունից և որակական բաղադրությունից.

· փոփոխություն հզորությունըէլեկտրոդ՝ կախված նյութում տեղի ունեցող ֆիզիկաքիմիական գործընթացներից ( պոտենցիոմետրիկմեթոդ), ներառյալ. իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների ընտրովի ռեակցիաներ, որոնք առանձին-առանձին զգայուն են մեծ թվով կատիոնների և անիոնների նկատմամբ ( իոնոմետրիկմեթոդ);

· փոփոխություն հաղորդունակություն (հոսանք)և նյութի թույլատրելիությունը՝ կախված միջավայրի բնույթից և դրա բաղադրիչների կոնցենտրացիայից ( հաղորդիչև ամպերոմետրիկմեթոդներ);

փոփոխությունները էլեկտրաէներգիայի քանակըերբ անալիտը մտնում է էլեկտրաքիմիական բջիջ ( կուլոմետրիկմեթոդ);

վերլուծված միացության վերականգնումը սնդիկի կաթող կամ պտտվող էլեկտրոդի վրա, որպես կանոն, տարբեր ագրեգատային վիճակներում նյութերի հետքային քանակությունների վերլուծության ժամանակ ( բևեռագրականկամ վոլտամետրիկմեթոդ):

Այս խմբի բոլոր սարքերի բևեռոգրաֆներն ունեն ամենաբարձր զգայունությունը՝ հավասար 0,005–1 մկգ/մլ նմուշի:

Վոլտամետրիաներառում է բևեռացման կորերի ուսումնասիրության վրա հիմնված վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդների խումբ։ Այս մեթոդներն են բևեռագրությունև ամպերոմետրիկ տիտրացիա - ունեն բազմաթիվ սորտեր և փոփոխություններ: Առավել տարածված ուղղակի ընթացիկբևեռագրություն.

Բևեռագրական կարգավորումը բաղկացած է ուղղակի հոսանքի աղբյուրից, լարման բաժանարարից, կաթիլային (սովորաբար սնդիկի) կամ պտտվող էլեկտրոդից և օժանդակ (սովորաբար նաև սնդիկի կամ այլ) էլեկտրոդից: Ընթացիկ ուժը չափելու համար համակարգին միացված է միկրոամպաչափ: Էլեկտրոդները տեղադրվում են փորձարկման լուծույթի հետ միասին էլեկտրոլիզատորում (բջջում):

Էլեկտրոլիտիկ բջիջի վրա կիրառվող լարումը առաջացնում է անոդի և կաթոդի բևեռացում Ե= զ ա– զ կ +iR, որտեղ ես- ընթացիկ ուժ; ԴԵՊԻ -լուծման դիմադրություն; զ աև զ կանոդ և կաթոդային պոտենցիալներն են:

Եթե ​​նվազեցնենք լուծույթի դիմադրությունը՝ ավելացնելով ուժեղ էլեկտրոլիտ (ֆոն), ապա արժեքը iR(լուծույթի հնարավոր անկումը) կարելի է անտեսել:

Անոդի ներուժը գործնականում մնում է անփոփոխ բջջի շահագործման ընթացքում, քանի որ ընթացիկ խտությունը ցածր է, իսկ անոդի համեմատաբար մեծ մակերեսը բևեռացված չէ: Այնուհետև փոքր մակերեսով բևեռացնող կաթոդի ներուժը հավասար կլինի. Ե= -f կ. Հաճախ բևեռագրական չափումների ժամանակ անոթի հատակին սնդիկի շերտի փոխարեն օգտագործվում է չբևեռացվող հագեցած կալոմելի էլեկտրոդ, որի պոտենցիալը ենթադրվում է զրոյական։

Բևեռագրական տվյալները ստացվում են էլեկտրոլիտիկ բջիջով անցնող հոսանքի չափման միջոցով՝ որպես էլեկտրոդների վրա կիրառվող ներուժի ֆունկցիա: Ընթացիկ հզորության գրաֆիկական կախվածությունը պոտենցիալից կոչվում է բևեռագրական ալիք ( բրինձ. 2).

Էլեկտրոլիզի սկզբում, վերադրված EMF-ի փոքր արժեքներով, ընթացիկ ուժը գրեթե հաստատուն կլինի և կբարձրանա միայն շատ դանդաղ: Սա այսպես կոչված մնացորդային հոսանքն է, որը պահպանվում է ողջ էլեկտրոլիզի ընթացքում:

Բրինձ. 2. 10–3 Մ ցինկի քլորիդի լուծույթի և 1 մ կալիումի քլորիդի լուծույթի բևեռոգրամ (կոր 1) և 1 մ կալիումի քլորիդի լուծույթ (կոր 2)

Իոնների կրճատման պոտենցիալի հասնելուն պես (օրինակ, որոշվող ցինկի իոնների համար այն հավասար է -1,0 Վ-ի), սկսվում է դրանց արտանետումը սնդիկի մի կաթիլի վրա.

Zn 2+ + 2 + Hg ® Zn (Hg):

Կաթոդի վրա ձևավորվում է նոսր ցինկի ամալգամ Zn (Hg), որը քայքայվում է իր բաղադրիչների, հենց որ ընկնող կաթիլը շփվում է անոդի հետ.

Zn (Hg) - 2 ® Zn 2+ + Hg:

Ցինկի իոնների նվազման պոտենցիալի դեպքում հոսանքը կտրուկ աճում է ( բրինձ. 2), սակայն որոշակի արժեքի հասնելուց հետո, չնայած կիրառվող էմֆ-ի ավելացմանը, այն մնում է գրեթե հաստատուն։ Այս հոսանքը կոչվում է սահմանափակող կամ դիֆուզիոն հոսանք, դրա արժեքը սովորաբար համաչափ է անալիտի կոնցենտրացիայի հետ:

Պոլարոգրամներ վերցնելիս ուսումնասիրվող էլեկտրոլիտին ավելացվում է անտարբեր էլեկտրոլիտ կատիոններով, որոնք շատ ավելի դժվար է վերականգնել, քան վերլուծված կատիոնը, օրինակ՝ KCl, KNO 3, NH 4 Cl; անալիտի կոնցենտրացիայից 100-1000 անգամ բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում: Նման էլեկտրոլիտը կոչվում է «ֆոն»: Այն ստեղծվում է փորձարկման լուծույթում էլեկտրական հաղորդունակությունը բարձրացնելու և ցուցիչ էլեկտրոդի (կաթոդի) էլեկտրական դաշտը պաշտպանելու համար։ Հետևաբար, անալիտի կատիոնները ոչ թե ձգվում են կաթոդի էլեկտրական դաշտով, այլ շարժվում են դեպի այն դիֆուզիայի շնորհիվ։

Պոլարոգրամի ամենակարևոր բնութագիրը կիսաալիքային ներուժն է Ե 1/2 և բևեռագրական ալիքի բարձրությունը հ(սահմանափակող դիֆուզիոն հոսանքը): Կիսալիքային ներուժն օգտագործվում է որակբևեռագրական վերլուծություն. Տարբեր նյութերի կիսաալիքային պոտենցիալները՝ դասավորված իրենց բացասական արժեքի աճման կարգով, կազմում են այսպես կոչված «բևեռագրական սպեկտրը»։ Քանի որ կիսաալիքային պոտենցիալը զգալիորեն կախված է լուծույթի բաղադրությունից (վերլուծված միջավայր), ֆոնը միշտ նշվում է բևեռագրական աղյուսակներում:

AT քանակականԲևեռագրական վերլուծության մեջ կոնցենտրացիան չափելու համար օգտագործվում են տրամաչափման կորի, հավելումների, համեմատության և հաշվարկման մեթոդները:

Բևեռագրության տարբեր տարբերակների շարքում մեթոդը դիֆերենցիալ իմպուլսային բևեռագրություն (DIP ) առավել արդյունավետ է շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի խնդիրների լուծման համար՝ հիմնականում իր բարձր զգայունության շնորհիվ: DIP մեթոդը հնարավորություն է տալիս գնահատել դասական բևեռագրության մեթոդով որոշված ​​բոլոր նյութերի պարունակությունը: Ի թիվս այլ բևեռագրական մեթոդների, հատկապես հարմար է հետքի վերլուծության համար քառակուսի ալիքբևեռագրություն, որն ապահովում է հայտնաբերման սահմանաչափ, որը մոտ է DIP հայտնաբերման սահմանին, բայց միայն հետադարձելի էլեկտրոդային պրոցեսների դեպքում, և, հետևաբար, այս մեթոդը հաճախ օգտագործվում է ծանր մետաղների հետքերը որոշելու համար։ DIP մեթոդը կարող է օգտագործվել նաև մակերևութաակտիվ նյութերի որոշման համար, որոնք փոխում են էլեկտրոդի էլեկտրական կրկնակի շերտի հզորությունը:

Ծանր մետաղների իոնների միկրոպարունակությունը որոշելու համար կարող են օգտագործվել մեթոդներ: հակադարձ էլեկտրաքիմիական վերլուծություն (IEA) կամ այլ կերպ, մերկացման վոլտամետրիկ վերլուծություն (IVA ), որի դեպքում որոշվող մետաղները նախապես դրվում են էլեկտրոդի վրա և այնուհետև լուծվում բևեռագրական հսկողության ներքո: Այս տարբերակը, DIP-ի հետ համատեղ, էլեկտրաքիմիական անալիզի ամենազգայուն մեթոդներից է: IEA-ի (IVA) ապարատային դիզայնը համեմատաբար պարզ է, ինչը հնարավորություն է տալիս վերլուծություններ իրականացնել դաշտում, և այս սկզբունքով կարող են աշխատել նաև ավտոմատացված շարունակական հսկողության (մոնիթորինգի) կայանները։

IEA (IVA) մեթոդները ապահովում են Cu, Pb, Bi, Sb, As, Sn In, Ga, Ag, Tl, Cd, Zn, Hg, Au, Ge, Te, Ni, Co և բազմաթիվ անիոնների որոշումը։ IEA (IVA) մեթոդների կարևոր առավելությունն այն է (ի տարբերություն այլ մեթոդների, ինչպիսիք են ատոմային կլանման սպեկտրոմետրիան, օրինակ) ազատ իոնները իրենց կապակցված քիմիական ձևերից տարբերելու ունակություն, որը կարևոր է նաև վերլուծված նյութերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները էկովերլուծական հսկողության տեսանկյունից գնահատելու համար (օրինակ՝ ջրի որակը գնահատելիս)։ Շատ օրգանական նյութեր կարող են որոշվել նաև IEA-ով (IVA) էլեկտրոդի մակերեսի վրա դրանց կլանման կուտակումից հետո:

Բևեռագրական մեթոդները կարող են օգտագործվել նաև արդյունաբերական տարածքների մթնոլորտում և օդում տարբեր մետաղների աերոզոլները որոշելու համար, երբ դրանք գրավվում են համապատասխան զտիչներով, որից հետո խտանյութերը տեղափոխում են լուծույթ: Մթնոլորտում գազերի և գոլորշիների տեսքով հայտնաբերված օրգանական միացությունները կարող են որոշվել բևեռագրական եղանակով՝ հատուկ ընտրված լուծույթներով կլանվելուց հետո: Մետաղները և կենսաբանական նյութերի տարբեր միացությունները սովորաբար որոշվում են բևեռագրական եղանակով՝ դրանց արդյունահանումից հետո։ Բոլոր բևեռագրական չափումները, ներառյալ IEA (IVA), կարող են լիովին ավտոմատացված լինել, ինչը կարևոր է սերիական վերլուծություններ կատարելիս:

Բևեռագրության կարևորագույն կիրառություններից մեկը ջրի մեջ թթվածնի որոշումն է: Դրա համար օգտագործվում են ամպերոմետրիկ դետեկտորներ, որոնք առաջացնում են լուծույթում թթվածնի կոնցենտրացիայի համաչափ հոսանք:

Կիրառելով ֆերմենտը դետեկտորի մեմբրանի մակերեսին՝ հնարավոր է ստանալ տարբեր ֆերմենտային ամպերաչափական սենսորներ, որոնք հարմար են կենսաքիմիական և կլինիկական վերլուծությունների համար։ Նման սենսորները օգտագործվում են նաև շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի համակարգերում:

Էլեկտրոկատալիտիկ սկզբունքով աշխատող էլեկտրոդները հարմար են արդյունաբերական տարածքների օդում տարբեր գազերի (SO 2, H 2 S, CO, NO x) մոնիտորինգի համար: Այս գազերի էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները (կատալիզատորի դեր են կատարում), որոնք տեղի են ունենում էլեկտրոդի մակերեսին, առաջացնում են հոսանք էլեկտրոդների համակարգում, որը ֆունկցիոնալորեն կապված է օդում գազերի կոնցենտրացիայի հետ:

Բևեռագրության օգտագործումը չի սահմանափակվում միայն դիսկրետ նմուշների վերլուծությամբ, և մեթոդն աստիճանաբար անցնում է գազերի և հեղուկների շարունակական վերլուծության սկզբունքներին:

Վոլտամետրիկ բևեռագրական դետեկտորները հաջողությամբ օգտագործվում են բարձր արդյունավետության հեղուկ քրոմատագրության մեջ (HPLC): Այս դեպքում խիստ ընտրովի տարանջատման մեթոդի համադրությունը զգայուն հայտնաբերման մեթոդի հետ հանգեցնում է քրոմատոգրաֆիկ մեթոդով որոշվող նյութերի շրջանակի զգալի ընդլայնմանը (բարձր թունավոր նյութերի հետքեր, թունաքիմիկատներ, դեղեր, աճի խթանիչներ և այլն):

Մեթոդի մանրամասները կարելի է ճշտել մասնագիտացված գրականության մեջ ,,,,:

Պոտենցիոմետրիա- նյութերի կոնցենտրացիան որոշելու մեթոդ, որը հիմնված է շրջելի գալվանական բջիջների EMF-ի չափման վրա:

Գործնականում օգտագործվում են երկու վերլուծական մեթոդներ. ուղիղպոտենցիոմետրիաորոշելու մասնիկների ակտիվությունը, որը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Ներնստի հավասարումը գալվանական բջիջի էլեկտրաշարժիչ ուժից, և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա , որի դեպքում տիտրման գործընթացում քիմիական նյութերի գործունեության փոփոխությունը հանգեցնում է գալվանական բջջի EMF-ի փոփոխության։

Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիաներ իրականացնելու և ուղղակի պոտենցիոմետրիայի ապարատը նույնն է։ Պոտենցիոմետրիկ չափումների սխեման ներառում է ցուցիչ էլեկտրոդ և կայուն հաստատուն պոտենցիալով հղման էլեկտրոդ, ինչպես նաև երկրորդական սարք: Մեթոդի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է բրինձ. 3.

1 - ցուցիչ էլեկտրոդ; 2 - տեղեկատու էլեկտրոդ

Բրինձ. 3. Պոտենցիոմետրիկ բջիջ

Զույգ էլեկտրոդների ներուժը հաստատուն է։ Լուծման մեջ անալիտի կոնցենտրացիան փոխելը փոխում է շղթայի EMF-ը: Ցուցանիշի էլեկտրոդները սովորաբար գալիս են չորս տեսակները, կախված օգտագործվող թաղանթից, որը բաժանում է էլեկտրոդի լուծույթը փորձարկման լուծույթից. 1) էլեկտրոդներ փոշու կամ բյուրեղային նյութի համասեռ թաղանթով. 2) տարասեռ թաղանթով էլեկտրոդներ, որոնցում էլեկտրոդի ակտիվ նյութը բաշխված է, օրինակ, սիլիկոնե ռետինով. 3) հեղուկ թաղանթով էլեկտրոդներ, որոնցում թաղանթը չեզոք նյութի վրա նստած լուծույթ է, օրինակ՝ ծակոտկեն ապակի. 4) ապակու տարբեր քիմիական բաղադրությամբ ապակե էլեկտրոդներ.

Ցուցանիշի էլեկտրոդները ձեռք են բերում լուծույթի ներուժը, որում դրանք տեղադրված են: Տարբերել երկու բարիցուցիչ էլեկտրոդներ.

1) անտարբեր էլեկտրոդներ (էլեկտրոլիզի ժամանակ անխորտակելի);

2) չափումների ընթացքում փոփոխվող (օքսիդացող կամ նվազեցնող) էլեկտրոդներ.

Դեր անտարբեր էլեկտրոդներ(դրանք երբեմն կոչվում են էլեկտրոդներ երրորդտեսակ) էլեկտրոններ տալն է կամ ավելացնելը, այսինքն. լինել էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչներ. Նման էլեկտրոդները կարող են պատրաստվել ոսկուց, փայլեցված պլատինից, գրաֆիտից և այլ նյութերից։ Էլեկտրոդների փոփոխման օրինակներ (երբեմն կոչվում են էլեկտրոդներ առաջինտեսակ) կարող են լինել պղնձի, ցինկի և այլ մետաղների թիթեղներ, ինչպես նաև քինհիդրոն և ջրածնի ցուցիչ էլեկտրոդներ: Ցուցանիշի էլեկտրոդները կարող են լինել նաև իոն-սելեկտիվ թաղանթային էլեկտրոդներ որոշելու բազմաթիվ կատիոններ՝ Li+, Pb+, Cs+, Tl+, NH+, Na+, K+, Ag+ և այլն: Որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ ( ստանդարտէլեկտրոդներ), որի պոտենցիալը մնում է անփոփոխ ամբողջ չափման ընթացքում, առավել հաճախ օգտագործվում են, օրինակ, նորմալ և դեզինորմալ կալոմելի (կալոմել) էլեկտրոդները համապատասխանաբար +0,282 Վ և +0,334 Վ պոտենցիալներով, ինչպես նաև հագեցած արծաթի քլորիդով էլեկտրոդ պոտենցիալ +0,201 Վ.

Իդեալական դեպքում, գալվանական բջիջի EMF-ի ուղղակի պոտենցիոմետրիկ չափումը կարող է կապված լինել Nernst հավասարման միջոցով որոշվող մասնիկի ակտիվության հետ կամ կոնցենտրացիայի հետ, եթե համապատասխան ակտիվության գործակիցները հայտնի են.

որտեղ Ե 0 – ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ, V; Ռգազի հաստատունն է; Տբացարձակ ջերմաստիճանն է; Զ-Ֆարադայի համարը; nկորցրած կամ ձեռք բերված էլեկտրոնների թիվն է. , [հանգիստ] - օքսիդացված, կրճատված ձևերի հավասարակշռության կոնցենտրացիաներ, համապատասխանաբար, մոլ / դմ 3:

Եթե ​​մենք փոխարինենք հաստատունների հղման արժեքները և բնական լոգարիթմից անցնենք տասնորդական լոգարիթմ, ապա 25 ° C ջերմաստիճանի համար մենք ստանում ենք.

ՕՀ-ի վիճակը բնութագրելու ամենակարևոր ցուցանիշը այս միջավայրի pH արժեքն է, որի սահմանումը ( pH-մետրիա ) այժմ սովորաբար իրականացվում է ապակե ցուցիչի (չափիչ) էլեկտրոդների միջոցով: Երկարաժամկետ չափումների համար մշակվել են ապակե էլեկտրոդների հատուկ նմուշներ՝ լրացուցիչ սարքերով, որոնք մաքրում են ապակե թաղանթը։ Ապակե էլեկտրոդները, որոնք ծածկված են էլեկտրոլիտային թաղանթով կիսաթափանցիկ թաղանթով, նույնպես հիմք են հանդիսանում տարբեր տեսակի զոնդերի համար ( սենսորներ ) օգտագործվում է արտադրության պայմաններում ջրի և օդի վերլուծության մեջ մի շարք աղտոտիչներ (NH 3 , CO 2 , NO x , SO 2 , H 2 S և այլն):

Իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների (ISE) ստեղծման ոլորտում գործընթացը թույլ է տալիս կառավարել F-, I-, Br-, Cl-, CN-, SCN-, NO 3-, NO 2-, ClO 4-, իոնները: S 2-, Na + , K + Ca 2+, Ag +, Cu 2+, Cd 2+, Pb 2+ կոնցենտրացիաները տատանվում են 10–2–ից 10–7 մոլ/լ (մոտավորապես 1–10–5 մգ/մլ)։ ISE հսկողությունը բնութագրվում է արագությամբ, պարզությամբ և շարունակական չափումների մեծ հնարավորություններով: Մշակվել են ISE-ներ, որոնք ընտրովի են օրգանական նյութերի լայն դասի, ինչպես նաև իրենց զանգվածով իզոմերների, արդյունաբերական գոտու օդում գտնվող մակերեսային ակտիվ նյութերի և լվացող միջոցների և արդյունաբերական ձեռնարկությունների ջրային կառավարման ռեժիմի նկատմամբ:

Պոտենցիոմետրիան օգտագործվում է նաև ջրի մեջ տարբեր ռեդոքս (O/W) համակարգերի ռեդոքսային պոտենցիալները չափելու համար։ Որպես կանոն, չափումների արդյունքները համապատասխանում են խառը պոտենցիալի, քանի որ սովորաբար ջրի մեջ մի քանի O/W համակարգեր գոյակցում են միաժամանակ:

Հարկ է նշել, որ կիսահաղորդչային մետաղի օքսիդի քիմիապես ընտրողական և իոն-սելեկտիվ դաշտային տրանզիստորների (HSPTs, ISPTs) վրա հիմնված սենսորների օգտագործումը խոստումնալից է: Այս համակարգերում ընտրողականությունը ձեռք է բերվում մեմբրանի կազմի և տրանզիստորի դարպասի վրա դրված շերտի ընտրությամբ: Համակարգը ընկղմված է վերլուծված լուծույթի մեջ, և հղման էլեկտրոդի և տրանզիստորի դարպասի միջև պոտենցիալ տարբերությունը մոդուլավորում է հոսանքի հոսքը դրա աղբյուրի և արտահոսքի միջև: Մեմբրանի կամ նստած շերտի ընտրողականության պատճառով մոդուլացված հոսանքը դառնում է լուծույթի համապատասխան բաղադրիչի գործունեության ֆունկցիա։ Կիսահաղորդչային սենսորները կազմում են տարբեր գազերի և գոլորշիների մոնիտոր-վերլուծիչների հիմքը: Նման սենսորների փոքր չափը հնարավորություն է տալիս միավորել դրանց ագրեգատները խճանկարի տեսքով մեկ սուբստրատի վրա, որպեսզի ստացվի անալիզատոր, որն ի վիճակի է վերահսկել վնասակար նյութերի մի ամբողջ շարք: Խճանկարում ընդգրկված առանձին սենսորների ազդանշանները կարող են հաջորդաբար և պարբերաբար գրանցվել անալիտիկ համակարգի չափիչ կենտրոնի կողմից:

Միկրոէլեկտրոնիկայի զարգացումը հնարավորություն է տալիս նախագծել կոմպակտ զոնդային անալիզատորներ՝ օգտագործելով ժամանակակից ISE-ները: Միևնույն ժամանակ, զոնդի բռնակում կարող են տեղադրվել մի շղթա, որը մշակում է շրջակա միջավայրի հսկողության օբյեկտի արձագանքը և նույնիսկ էկրանը:

Հատուկ գրականության մեջ դուք կարող եք ծանոթանալ մեթոդի մանրամասներին,,,.

Կուլոմետրիկվերլուծության մեթոդը էլեկտրոդի ռեակցիայի հոսանքի չափումն է, որի մեջ մտնում է փորձարկման նյութը՝ վերլուծված հոսքով մտնելով կուլոմետրիկ բջիջ: Կուլոմետրիկ բջիջի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է բրինձ. չորս.

1 - կաթոդային խցիկ; 2 - անոդային խցիկ; 3 - microammeter

Բրինձ. չորս. Կուլոմետրիկ բջիջի դիագրամ

Կուլոմետրիկ վերլուծությունը հիմնված է տվյալ նմուշում տվյալ էլեկտրաքիմիական պրոցեսի քանակականացման համար օգտագործվող էլեկտրաէներգիայի քանակի չափման վրա, այսինքն. պայմանով, որ ընթացիկ արտադրանքը 100% է: Սա էլեկտրաէներգիայի քանակն է ընթացիկ-ժամանակային ինտեգրատորի օգնությամբ, որը միացված է չափիչ բջիջի կամ կուլոմետր-էլեկտրոլիզատորի միջոցով, որտեղ էլեկտրաքիմիական պրոցես է իրականացվում 100% հոսանքի ելքով, որն ուղեկցվում է արտանետմամբ: նյութ, որի քանակությունը կարելի է հեշտությամբ և ճշգրիտ վերականգնել։

Համաձայն Ֆարադայի օրենքը.

մ ( x)/Մ(x) = մ(կ)/Մ(կ),

որտեղ մ(x), m(k)անալիտի զանգված Xև համապատասխանաբար կուլոմետրում թողարկված նյութը. Մ(x), Մ(կ) նյութի համարժեքների մոլային զանգվածն է Xիսկ կուլոմետրում արձակված նյութը՝ գ/մոլ։

Հաշվարկը կարող է կատարվել նաև Ֆարադեյի օրենքը նկարագրող հավասարման համաձայն.

եթե վերլուծության ընթացքում չափվում է ընթացիկ ուժը ես, Ա և ժամանակ տ, ս ծախսվել է էլեկտրաքիմիական պրոցեսի վրա։

Այս մեթոդի մեկ այլ փոփոխության մեջ, որը կոչվում է
կուլոմետրիկ տիտրացիա , տիտրանն առաջանում է էլեկտրոլիտիկ եղանակով վերլուծված լուծույթում տվյալ հոսանքի ժամանակ։ Տիտրանտի սպառումը անալիտիկ ռեակցիայում լրացվում է տիտրման առաջացման ընթացքում լուծույթով հոսող լիցքով, մինչև հասնենք համարժեքության կետին:

Մեկը Կուլոմետրիկ մեթոդների առավելություններըայն է, որ տիտրերի ստանդարտացման գործընթացը հաճախ անհրաժեշտ չէ, քանի որ հաշվարկները հիմնված են Ֆարադեյի հաստատունի վրա, այսինքն. մեթոդը բացարձակ է և թույլ է տալիս գնահատել անալիտի քանակը, այլ ոչ թե դրա կոնցենտրացիան. Տվյալ պոտենցիալով կուլոմետրիայի թերությունը վերլուծության ընթացակարգի տեւողությունն է, որը կապված է էլեկտրոլիզը ավարտելու անհրաժեշտության հետ: Համակարգչային տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս կրճատել այս ժամանակը` կանխատեսելով էլեկտրոլիզի ավարտը էլեկտրոլիզի սկզբնական փուլերի համար ընթացիկ-ժամանակի կորի մաթեմատիկական մշակմամբ և լուծույթում էլեկտրաէներգիայի քանակի կամ նյութի կոնցենտրացիայի հաշվարկով: Բազմաբաղադրիչ նմուշները վերլուծելիս այն կարող է օգտագործվել սկանավորման կուլոմետրիա , որի դեպքում էլեկտրոլիզի ներուժը փոխվում է շարունակաբար կամ աստիճանաբար։ Նման համակարգերի համար կուլոմետրիկ տիտրումը նախընտրելի է ուղիղ կուլոմետրիայից, քանի որ տիտրման արտադրության մեջ 100% հոսանքի արդյունավետությունը կարելի է հեշտությամբ ձեռք բերել՝ ընտրելով ճիշտ տիտրային ռեակտիվը և աշխատանքային միջավայրի բաղադրությունը: Կուլոմետրիկ տիտրումը կիրառելի է 0,01-ից մինչև 100 մգ նյութեր (երբեմն 1 մկգ-ից ցածր) որոշելու համար: Նմուշների աշխատանքային ծավալը սովորաբար 10-ից 50 մլ է: Մեթոդը բնութագրվում է բարձր ճշգրտությամբ, հարաբերական սխալը չի ​​գերազանցում մի քանի տասներորդ տոկոսը նույնիսկ միկրոգրամի պարունակության կուլոմետրիկ տիտրման դեպքում: Օպտիմալ պայմաններում տիտրումը կարող է իրականացվել շատ փոքր ընդհանուր սխալով՝ 0,01% (հարաբեր.): Տարբեր թթու-բազային, ռեդոքս; տեղումների և կոմպլեքսաչափական տիտրման տարբերակները կարող են իրականացվել կուլոմետրիկ եղանակով:

Կուլոմետրիկ գազային անալիզատորներ և ջրային անալիզատորներ («կուլոմետրեր») մշակվել և արտադրվում են ծծմբի երկօքսիդի և ջրածնի սուլֆիդի (սուլֆատներ և սուլֆիդներ), օզոնի (և ջրածնի պերօքսիդ), օդում քլորի (և ակտիվ քլորի ջրի մեջ) որոշելու համար։ ), ածխածնի օքսիդը և ազոտի երկօքսիդը օդում (նիտրատներ և նիտրիտներ ջրում)։ Կուլոմետրիան օգտագործվում է նաև որպես էլեկտրաքիմիական հայտնաբերման միջոց հեղուկ քրոմատագրության մեջ։

Մեթոդի մանրամասները կարելի է գտնել մասնագիտացված գրականության մեջ:

Կոնդուկտոմետրիկ մեթոդվերլուծությունը հիմնված է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա: Անալիզի հաղորդիչ մեթոդը բաղկացած է էլեկտրոլիտի լուծույթի դիմադրության փոփոխության չափումից, երբ խառնուրդի բաղադրիչը ներծծվում է: Կոնդուկտոմետրիկ կայանքները օգտագործվում են, օրինակ, ածխածնի օքսիդը և երկօքսիդը, բենզինի գոլորշիները, ամոնիակը և այլն որոշելու համար։

Էլեկտրական հաղորդունակությունը դիմադրության փոխադարձ է Ռ, դրա չափը CM (Siemens) է, այսինքն. æ = 1/ Ռ.

Լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը կախված է լուծույթի մեկ միավոր ծավալի իոնների քանակից, այսինքն. կենտրոնացումից ԻՑայս իոնների շարժունակության վրա. v.Հայտնի հարաբերությունների հիման վրա

որտեղ Զէլեկտրոդների միջև հեռավորությունն է. S-էլեկտրոդի տարածք; կ- համաչափության գործակիցը.

Հատուկ զույգ էլեկտրոդների համար, որոնց միջև մշտական ​​հեռավորություն կա Ս/Զ= կոնստ. Հետո

,

որտեղ կ 1 = կ(Ս/Զ).

Հաղորդագրության մեջ հաշվարկելիս օգտագործվում է «էլեկտրական հաղորդունակություն» æ 0 հասկացությունը.

Հաշվարկներում հարմար է օգտագործել համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը, որը հավասար է.

որտեղ Պ -լուծույթի 1 սմ 3-ում համարժեք մոլերի քանակը. l ¥ համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը անսահման նոսրացման դեպքում հավասար է կատիոնի շարժունակության գումարին Uև անիոն v.

Թույլ էլեկտրոլիտի լուծույթի համարժեք էլեկտրական հաղորդունակության և անսահման նոսրացման դեպքում այս էլեկտրոլիտի համարժեք էլեկտրական հաղորդունակության հարաբերակցությունը հավասար է այս էլեկտրոլիտի a տարանջատման աստիճանին.

Չնայած ոչ կոնկրետությանը, այս մեթոդը բավականին հաճախ, համեմատած այլ էլեկտրաքիմիական մեթոդների հետ, օգտագործվում է շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի համակարգերում: Սա բացատրվում է նրանով, որ, օրինակ, ջրի և մթնոլորտի աղտոտվածությունը գնահատելիս հնարավոր է արդյունաբերական գործընթացների ոչ թե փուլային, այլ ելքային (վերջնական) հսկողություն: Ջրի չափազանց ցածր էլեկտրական հաղորդունակության պատճառով հաճախ բավական է գնահատել աղտոտիչների ընդհանուր պարունակությունը, ինչը ապահովում է հաղորդունակությունը: Շրջակա միջավայրի մոնիտորինգում հաղորդիչ մեթոդների կիրառման բնորոշ օրինակներ են կեղտաջրերում լվացող միջոցների անալիզատորները, ոռոգման համակարգերում սինթետիկ բաղադրիչների կոնցենտրացիաները, խմելու ջրի որակը (աղիությունը): Հաղորդունակության անալիզատորներն օգտագործվում են օդի աղտոտվածության և տեղումների շարունակական մոնիտորինգի համար, ինչպիսիք են SO 2 և H 2 SO 4: Ի հավելումն ուղղակի հաղորդունակությունկարող է օգտագործվել աղտոտման որոշակի տեսակների բացահայտման համար անուղղակիմեթոդներ, որոնք ապահովում են վերը թվարկված նյութերի պարունակության շատ արդյունավետ գնահատականներ, որոնք փոխազդում են նախքան չափումը հատուկ ընտրված ռեագենտների հետ և էլեկտրական հաղորդունակության գրանցված փոփոխությունը պայմանավորված է միայն ռեակցիայի մեջ համապատասխան արտադրանքների առկայությամբ: Այսպիսով, հնարավոր է որոշել ազոտի օքսիդները դոամոնիակի կատալիտիկ կրճատումից հետո, ինչպես նաև HCl, HBr և CO 2՝ Ba(OH) 2-ի կամ NaOH-ի հետ նախնական ռեակցիայից հետո: CO 2-ի որոշման նկարագրված սկզբունքը կարող է օգտագործվել նաև ջրում օրգանական նյութերի անուղղակի որոշման համար։

Բացի դասական հաղորդունակությունից, կա նաև դրա բարձր հաճախականության տարբերակը ( օսցիլոմետրիա ), որի դեպքում ցուցիչի էլեկտրոդային համակարգը շփվում չէ նմուշի հետ: Այս սկզբունքը հաճախ իրականացվում է շարունակական հաղորդիչ անալիզատորներում:

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները նկարագրված են նաև մի շարք ուսումնական և հատուկ հրապարակումներում,,,,։

ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

1. Դրուգով Յու.Ս., Ռոդին Ա.Ա.Էկոլոգիական անալիտիկ քիմիա.
Սանկտ Պետերբուրգ: 2002. - 464 p.

2. Պաշկևիչ Մ.Ա., Շույսկի Վ.Ֆ. Շրջակա միջավայրի մոնիտորինգ.Ուսուցողական. Սանկտ Պետերբուրգի պետական ​​համալսարան. - Սանկտ Պետերբուրգ, 2002. - 90 p.

3. Cattrall Robert W. քիմիական տվիչներ.Մ.: Գիտական ​​աշխարհ, 2000. - 144 էջ.

4. Turyan Ya.I., Ruvinsky O.E., Zaitsev P.M.Բևեռագրական կատալիմետրիա.Մ.: Քիմիա, 1998. - 272 էջ.

5. Բուդնիկով Գ.Կ., Մաիստրենկո Վ.Ն., Մուրինով Յու.Ի. Վոլտամետրիա փոփոխված և ուլտրամիկրոէլեկտրոդներով:Մ.: Նաուկա, 1994 թ. - 239-ական թթ.

6. Բրաինինա Խ.Զ., Նեյման Է.Յա., Սլեպուշկին Վ.Վ. Ինվերսիոն էլեկտրավերլուծական մեթոդներ.Մ.: 1988. - 240 էջ.

7. Սալիխջանովա Ռ.Ֆ. և այլն։ Պոլարոգրաֆները և դրանց գործունեությունը գործնական վերլուծության և հետազոտության մեջ:Մ.: Քիմիա, 1988. - 192 էջ.

8. Կապլան Բ.Յա., Պաց Ռ.Գ., Սալիխջանովա Ռ.Ֆ. AC վոլտամետրիա.Մ.: Քիմիա, 1985. - 264:

9. Բոնդ Ա.Մ. Բևեռագրական մեթոդներ անալիտիկ քիմիայում.Մոսկվա: Քիմիա, 1983 թ.

10. Էֆրեմենկո Օ.Ա. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծություն.Մոսկվա. MMA իմ. ՆՐԱՆՔ. Սեչենով, 1998 թ.

11. Իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների օգտագործման ուղեցույց:Մ.: Միր, 1986 թ.

12. Կորիտա Ի. Իոններ, էլեկտրոդներ, թաղանթներ:Մ.: Միր, 1983:

13. Նիկոլսկի Բ.Վ., Մատերովա Է.Ա. իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդներ.Լ.: Քիմիա, 1980:

14. Էֆրեմենկո Օ.Ա.կուլոմետրիկ տիտրացիա.Մոսկվա. MMA իմ. ՆՐԱՆՔ. Սեչենով, 1990 թ.

15. Խուդյակովա Տ.Ա., Կորեշկով Ա.Պ. Անալիզի կոնդուկտոմետրիկ մեթոդ.Դասագիրք բուհերի համար. Մ.: Բարձրագույն դպրոց, 1975. - 207 էջ.

16. Բուդնիկով Գ.Կ., Մաիստրենկո Վ.Ն., Վյասելև Մ.Ռ. Ժամանակակից էլեկտրավերլուծության հիմունքները.Մոսկվա: Քիմիա, 2000 թ.

17. Պրոխորովա Գ.Վ. Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների ներածություն.Մ.: Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի հրատարակչություն, 1991. - 97 էջ.

18. Էլեկտրավերլուծական մեթոդները շրջակա միջավայրի հսկողության մեջ. / Էդ. R. Kalvoda, R. Zyka, K. Shtulik et al. M.: Քիմիա, 1990. - 240 p.

19. Պլեմբեկ Ջ.Էլեկտրաքիմիական վերլուծության մեթոդներ. Տեսության և կիրառման հիմունքներ./ Պեր. անգլերենից։ Մ.: Միր, 1986 թ.

Ներածություն

Գլուխ 1. Ընդհանուր հասկացություններ. Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում

Գլուխ 2. Անալիզի պոտենցիոմետրիկ մեթոդներ (պոտենցիոմետրիա)

1 Մեթոդի սկզբունք

3 Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա

Գլուխ 3

1 Մեթոդի սկզբունքը. Հիմնական հասկացություններ

2 Կոնդուկտոմետրիայի սկզբունքը

3 Կոնդուկտոմետրիկ տիտրացիա

Գլուխ 4. Կոնդուկտոմետրիկ վերլուծություն (հաղորդչաչափություն)

1 Մեթոդի էությունը

2 Քանակական բևեռագրական վերլուծություն

3 Բևեռագրության կիրառում

Գլուխ 5. Ամպերաչափական տիտրացիա

Գլուխ 6

1 Մեթոդի սկզբունք

3 Կուլոմետրիկ տիտրացիա

Եզրակացություն

Մատենագիտություն

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները որակական և քանակական վերլուծության մեթոդների մի շարք են, որոնք հիմնված են ուսումնասիրվող միջավայրում կամ փուլային սահմաններում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական երևույթների վրա և կապված են անալիտի կառուցվածքի, քիմիական կազմի կամ կոնցենտրացիայի փոփոխության հետ:

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները բաժանվում են հինգ հիմնական խմբի՝ պոտենցիոմետրիա, վոլտամետրիա, կուլոմետրիա, հաղորդունակություն և ամպերոմետրիա։

Քանակական վերլուծության մեջ այս մեթոդների օգտագործումը հիմնված է էլեկտրաքիմիական գործընթացի ընթացքում չափված պարամետրերի արժեքների կախվածության վրա այս էլեկտրաքիմիական գործընթացին մասնակցող վերլուծված լուծույթում առանձնացված նյութից: Այս պարամետրերը ներառում են էլեկտրական պոտենցիալների տարբերությունը, էլեկտրաէներգիայի քանակությունը: Էլեկտրաքիմիական գործընթացները գործընթացներ են, որոնք միաժամանակ ուղեկցվում են քիմիական ռեակցիայով և համակարգի էլեկտրական հատկությունների փոփոխությամբ, որոնք նման դեպքերում կարելի է անվանել էլեկտրաքիմիական համակարգ։ Վերլուծական պրակտիկայում էլեկտրաքիմիական համակարգը սովորաբար պարունակում է էլեկտրաքիմիական բջիջ, ներառյալ էլեկտրական հաղորդիչ անալիտի լուծույթով անոթ, որի մեջ ընկղմված են էլեկտրոդներ:

Կան ուղղակի և անուղղակի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ: Ուղղակի մեթոդներում օգտագործվում է հոսանքի ուժի (ներուժի և այլն) կախվածությունը անալիտի կոնցենտրացիայից։ Անուղղակի մեթոդներում ընթացիկ ուժը (պոտենցիալը և այլն) չափվում է համապատասխան տիտրով որոշվող բաղադրիչի տիտրման վերջնական կետը գտնելու համար, այսինքն՝ չափված պարամետրի կախվածությունը տիտրողի ծավալից։ է օգտագործվում.

ԳԼՈՒԽ 1. ԸՆԴՀԱՆՈՒՐ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ. ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԷԼԵԿՏՐԱՔԻՄԻԱԿԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄԸ

Էլեկտրավերլուծական քիմիան ներառում է անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ, որոնք հիմնված են էլեկտրոդների ռեակցիաների և լուծույթների միջոցով էլեկտրաէներգիայի փոխանցման վրա:

Էլեկտրաքիմիական մեթոդների օգտագործումը քանակական վերլուծության մեջ հիմնված է էլեկտրաքիմիական պրոցեսների չափված պարամետրերի արժեքների կախվածության վրա (էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն, հոսանք, էլեկտրաէներգիայի քանակ) վերլուծված լուծույթում մասնակցող անալիտի պարունակությունից: այս էլեկտրաքիմիական գործընթացում: Էլեկտրաքիմիական գործընթացներն այն գործընթացներն են, որոնք ուղեկցվում են քիմիական ռեակցիաների միաժամանակյա առաջացմամբ և համակարգի էլեկտրական հատկությունների փոփոխությամբ, որոնք նման դեպքերում կարելի է անվանել էլեկտրաքիմիական համակարգ։ Վերլուծական պրակտիկայում էլեկտրաքիմիական համակարգը սովորաբար պարունակում է էլեկտրաքիմիական բջիջ, ներառյալ էլեկտրահաղորդիչ վերլուծված լուծույթով անոթ, որի մեջ ընկղմված են էլեկտրոդներ:

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում. Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները դասակարգվում են տարբեր ձևերով Դասակարգումը հիմնված է համակարգում էլեկտրական էներգիայի աղբյուրի բնույթի վրա: Մեթոդների երկու խումբ կա.

ա) Մեթոդներ՝ առանց արտաքին (արտաքին) ներուժի պարտադրման.

Էլեկտրական էներգիայի աղբյուրը հենց էլեկտրաքիմիական համակարգն է, որը գալվանական բջիջ է (գալվանական միացում): Այս մեթոդները ներառում են պոտենցիոմետրիկ մեթոդներ: Էլեկտրաշարժիչ ուժը` EMF-ը և էլեկտրոդի պոտենցիալները նման համակարգում կախված են լուծույթում անալիտի պարունակությունից:

բ) արտաքին (արտաքին) ներուժի պարտադրմամբ մեթոդներ. Այս մեթոդները ներառում են.

հաղորդունակության վերլուծություն - հիմնված է լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա՝ որպես դրանց կոնցենտրացիայի ֆունկցիա.

վոլտամետրիկ վերլուծություն - հոսանքի չափման հիման վրա՝ որպես կիրառական հայտնի պոտենցիալ տարբերության և լուծույթի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա.

կուլոմետրիկ վերլուծություն - հիմնված է լուծույթի միջով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակի չափման վրա՝ որպես դրա կոնցենտրացիայի ֆունկցիա.

էլեկտրագրավիմետրիկ վերլուծություն - հիմնված է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի արտադրանքի զանգվածի չափման վրա:

Դասակարգումն ըստ էլեկտրաքիմիական մեթոդների կիրառման եղանակի. Կան ուղղակի և անուղղակի մեթոդներ:

ա) Ուղղակի մեթոդներ. Էլեկտրաքիմիական պարամետրը չափվում է որպես լուծույթի կոնցենտրացիայի հայտնի ֆունկցիա և, ըստ համապատասխան չափիչ սարքի ցուցման, հայտնաբերվում է անալիտի պարունակությունը լուծույթում։

բ) Անուղղակի մեթոդները տիտրման մեթոդներն են, որոնցում տիտրման ավարտը ամրագրվում է համակարգի էլեկտրական պարամետրերի չափման հիման վրա:

Համաձայն այս դասակարգման՝ տարբերակում է դրվում, օրինակ, ուղիղ հաղորդունակության և հաղորդունակության տիտրման միջև։

ԳԼՈՒԽ 2. ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ՊՈՏԵՆՑԻՈՄԵՏՐԻԿ ՄԵԹՈԴ (ՊՈՏԵՆՑԻՈՄԵՏՐԻԱ)

1 Մեթոդի սկզբունք

Պոտենցիոմետրիկ անալիզը (պոտենցիոմետրիա) հիմնված է EMF-ի և էլեկտրոդի պոտենցիալների չափման վրա՝ որպես վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա:

Եթե ​​էլեկտրաքիմիական համակարգում՝ գալվանական բջիջում, էլեկտրոդների վրա տեղի է ունենում ռեակցիա.

aA+bB↔dD + eE

n էլեկտրոնների փոխանցմամբ, ապա այս ռեակցիայի EMF E-ի Ներնստի հավասարումը ունի ձև.

E꞊E˚- RTnFlnaDda Eea(A)a aBb

որտեղ, ինչպես սովորաբար, E °-ը ռեակցիայի ստանդարտ EMF-ն է (էլեկտրոդի ստանդարտ պոտենցիալների տարբերությունը), R-ը գազի հաստատունն է, T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, որով ընթանում է ռեակցիան, F-ը Ֆարադեյի թիվն է. a(A), a(B), a(D) և n(E) ռեակցիային մասնակցող ռեագենտների ակտիվությունն են: Հավասարումը (10.1) վավեր է շրջելի գործող գալվանական բջիջի EMF-ի համար:

Սենյակի ջերմաստիճանի համար (10.1) հավասարումը կարող է ներկայացվել հետևյալ ձևով.

E꞊E˚- 0.059nlnaDda Eea(A)a aBb

Այն պայմաններում, երբ ռեագենտների ակտիվությունը մոտավորապես հավասար է դրանց կոնցենտրացիաներին, հավասարումը (1) վերածվում է (3) հավասարման.

꞊E˚- RTnFlncDdc EecAa aBb

որտեղ c(A), c(B), c(E), c(D) ռեակտիվների կոնցենտրացիաներն են: Սենյակի ջերմաստիճանի համար այս հավասարումը կարող է ներկայացվել որպես (4):

꞊E˚- 0.059nlncDdc EecAa aBb

Էլեկտրաքիմիական բջիջում պոտենցիոմետրիկ չափումների ժամանակ օգտագործվում են երկու էլեկտրոդներ՝ ցուցիչ էլեկտրոդ, որի պոտենցիալը կախված է վերլուծված լուծույթում անալիտի (պոտենցիալ որոշող) նյութի կոնցենտրացիայից, և հղման էլեկտրոդ, որի ներուժը մնում է հաստատուն։ վերլուծության պայմաններում։ Հետևաբար, EMF արժեքը, որը որոշվում է (1)-(4) հավասարումներով, կարող է հաշվարկվել որպես այս երկու էլեկտրոդների իրական պոտենցիալների տարբերություն:

Պոտենցիոմետրիայում օգտագործվում են էլեկտրոդների հետևյալ տեսակները՝ առաջին, երկրորդ տեսակի, ռեդոքս, թաղանթային էլեկտրոդներ։

Առաջին տեսակի էլեկտրոդները էլեկտրոդներ են, որոնք շրջելի են էլեկտրոդի նյութի համար ընդհանուր կատիոնի առումով: Առաջին տեսակի էլեկտրոդների երեք տեսակ կա.

ա) Մետաղ Մ՝ ընկղմված նույն մետաղի աղի լուծույթում. Նման էլեկտրոդների մակերեսին տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա.

Mn+ + ne = M

Առաջին տեսակի նման էլեկտրոդի իրական պոտենցիալը կախված է մետաղական կատիոնների a(Mn+) ակտիվությունից և նկարագրվում է (5)-(8) հավասարումներով։

Ընդհանուր առմամբ, ցանկացած ջերմաստիճանի համար.

꞊E˚+ RTnFln a(Mn+)

Սենյակային ջերմաստիճանի համար.

꞊E˚+ 0.059nln a(Mn+)

Ցածր կոնցենտրացիաներում c(Mn+), երբ մետաղական կատիոնների a(Mn+) ակտիվությունը մոտավորապես հավասար է դրանց կոնցենտրացիային.

꞊E˚+ RTnFln c(Mn+)

Սենյակային ջերմաստիճանի համար.

բ) Գազի էլեկտրոդներ, օրինակ՝ ջրածնի էլեկտրոդ, ներառյալ ստանդարտ ջրածնի էլեկտրոդը: Հետադարձելիորեն գործող գազի ջրածնային էլեկտրոդի ներուժը որոշվում է ջրածնի իոնների ակտիվությամբ, այսինքն. լուծույթի pH արժեքը և սենյակային ջերմաստիճանում հավասար է.

꞊E˚+ 0,059 լգ a(H30+) = 0,059 լգ a(H3O+) = -0,059 pH

քանի որ ջրածնի էլեկտրոդի համար ստանդարտ պոտենցիալը ենթադրվում է զրոյական ( £° =0), և ըստ էլեկտրոդի ռեակցիայի.

H++e = H

Այս ռեակցիային մասնակցող էլեկտրոնների թիվը հավասար է մեկի՝ n = 1։

գ) Ամալգամային էլեկտրոդներ, որոնք մետաղի ամալգամ են՝ ընկղմված նույն մետաղի կատիոններ պարունակող լուծույթի մեջ։ Առաջին տեսակի նման էլեկտրոդների ներուժը կախված է լուծույթում a(Mn+) մետաղի կատիոնների ակտիվությունից և ամալգամում մետաղի n(M) ակտիվությունից.

꞊E˚+ RTnFlna(Mn+)a(M)

Ամալգամային էլեկտրոդները խիստ շրջելի են:

Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդները անիոնային շրջելի են: Գոյություն ունեն երկրորդ տեսակի էլեկտրոդների հետևյալ տեսակները.

ա) Մետաղ, որի մակերեսը ծածկված է նույն մետաղի քիչ լուծվող աղով, ընկղմված անիոններ պարունակող լուծույթի մեջ, որոնք այս քիչ լուծվող աղի մաս են կազմում։ Օրինակ՝ արծաթի քլորիդի էլեկտրոդը՝ Ag|AgCl, KS1 կամ կալոմելի էլեկտրոդը՝ Hg|Hg2Cl2, KS1:

Արծաթի քլորիդի էլեկտրոդը բաղկացած է արծաթե մետաղալարից, որը պատված է մի փոքր ջրում լուծվող AgCI աղով, որը ընկղմված է կալիումի քլորիդի ջրային լուծույթի մեջ: Արծաթի քլորիդի էլեկտրոդի վրա շրջելի ռեակցիա է տեղի ունենում

Կալոմելի էլեկտրոդը բաղկացած է մետաղական սնդիկից, որը պատված է քիչ լուծվող սնդիկի (1) քլորիդ Hg2Cl2 - կալոմելի մածուկով, որը շփվում է կալիումի քլորիդի ջրային լուծույթի հետ: Կալոմելի էլեկտրոդի վրա շրջելի ռեակցիա է տեղի ունենում.

Cl2 + 2е = 2Hg + 2СГ.

Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդների իրական ներուժը կախված է անիոնների ակտիվությունից և շրջելի գործող էլեկտրոդից, որի վրա ընթանում է ռեակցիան.

Ne = M + An-

նկարագրված է Ներնստի (9)-(12) հավասարումներով։

Ընդհանուր առմամբ, ցանկացած ընդունելի ջերմաստիճանում T:

꞊E˚- RTnFln a(An-)

Սենյակային ջերմաստիճանի համար.

꞊E˚- 0.059nln a(An-)

Այն պայմանների համար, որոնցում անիոնների ակտիվությունը մոտավորապես հավասար է նրանց կոնցենտրացիայի c (A "~):

E꞊E˚- RTnFln c(An-)

Սենյակային ջերմաստիճանի համար.

꞊E˚- 0.059nln c(An-)

Այսպիսով, օրինակ, E1 և E2, համապատասխանաբար, արծաթի քլորիդի և կալոմելի էլեկտրոդների իրական պոտենցիալները սենյակային ջերմաստիճանում կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ.

꞊E1˚- 0,0591g a (Cl-), ꞊E2˚- 0,0591g a (Cl-):

Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդները խիստ շրջելի և կայուն են շահագործման մեջ, հետևաբար, դրանք հաճախ օգտագործվում են որպես հղման էլեկտրոդներ, որոնք կարող են կայունորեն պահպանել պոտենցիալ կայուն արժեքը:

բ) Երկրորդ տեսակի գազի էլեկտրոդներ, օրինակ՝ քլորի էլեկտրոդ Pt, Cl2 KC1: Երկրորդ տեսակի գազային էլեկտրոդները հազվադեպ են օգտագործվում քանակական պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեջ:

Redox էլեկտրոդները բաղկացած են իներտ նյութից (պլատին, ոսկի, վոլֆրամ, տիտան, գրաֆիտ և այլն), որոնք ընկղմված են օքսիդացված Ox և այս նյութի կրճատված կարմիր ձևեր պարունակող լուծույթի մեջ։ Կան երկու տեսակի ռեդոքս էլեկտրոդներ.

ա) էլեկտրոդներ, որոնց պոտենցիալը կախված չէ ջրածնի իոնների ակտիվությունից, օրինակ՝ Pt | FeCl3, FeCI2, Pt | K3, K4 և այլն;

բ) էլեկտրոդներ, որոնց պոտենցիալը կախված է ջրածնի իոնների ակտիվությունից, օրինակ՝ քինհիդրոն էլեկտրոդից։

Redox էլեկտրոդի վրա, որի ներուժը կախված չէ ջրածնի իոնների ակտիվությունից, տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա.

Ox + ne = Կարմիր

Նման ռեդոքս էլեկտրոդի իրական պոտենցիալը կախված է տվյալ նյութի օքսիդացված և վերականգնված ձևերի ակտիվությունից, և շրջելի գործող էլեկտրոդի համար նկարագրվում է, կախված պայմաններից (վերը նշված պոտենցիալների անալոգիայով) Ներնստի հավասարումներով. (13) - (16):

꞊E˚+ RTnFln a (Ox)a (կարմիր)꞊E˚+ 0,059nlg a (Ox)a (կարմիր)꞊E˚+ RTnFln c(Ox)c (կարմիր)꞊E˚+ 0,059nlg c (Ox) գ (կարմիր)

Եթե ​​ջրածնի իոնները մասնակցում են էլեկտրոդի ռեակցիային, ապա դրանց ակտիվությունը (կոնցենտրացիան) հաշվի է առնվում յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքի համար համապատասխան Ներնստի հավասարումներում։

Մեմբրանային կամ իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդները էլեկտրոդներ են, որոնք շրջելի են պինդ կամ հեղուկ թաղանթով ներծծվող որոշակի իոնների համար (կատիոններ կամ անիոններ): Նման էլեկտրոդների իրական պոտենցիալը կախված է լուծույթում այն ​​իոնների ակտիվությունից, որոնք ներծծվում են թաղանթով։ Պինդ թաղանթով թաղանթային էլեկտրոդները պարունակում են շատ բարակ թաղանթ, որի երկու կողմերում կան նույն անալիտի իոններ պարունակող տարբեր լուծույթներ, բայց տարբեր կոնցենտրացիաներով. անալիտի իոնների անհայտ կոնցենտրացիան: Երկու լուծույթներում իոնների տարբեր կոնցենտրացիաների պատճառով մեմբրանի տարբեր կողմերի իոնները ներծծվում են անհավասար քանակությամբ, և մեմբրանի տարբեր կողմերում իոնների կլանման ժամանակ առաջացող էլեկտրական լիցքը նույնը չէ։ Արդյունքում առաջանում է մեմբրանի պոտենցիալ տարբերություն։

Մեմբրանի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների միջոցով իոնների որոշումը կոչվում է իոնոմետրիա:

Ինչպես նշվեց վերևում, պոտենցիոմետրիկ չափումներում էլեկտրաքիմիական բջիջը ներառում է երկու էլեկտրոդներ `ցուցիչ էլեկտրոդ և հղման էլեկտրոդ: Բջջում առաջացած EMF-ի մեծությունը հավասար է այս երկու էլեկտրոդների պոտենցիալ տարբերությանը: Քանի որ հղման էլեկտրոդի պոտենցիալը մնում է հաստատուն պոտենցիոմետրիկ որոշման պայմաններում, EMF-ը կախված է միայն ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժից, այսինքն. լուծույթում որոշ իոնների գործունեության (կոնցենտրացիաների) վրա։ Սա հիմք է հանդիսանում վերլուծված լուծույթում տվյալ նյութի կոնցենտրացիայի պոտենցիոմետրիկ որոշման համար:

Լուծույթում նյութի կոնցենտրացիայի պոտենցիոմետրիկ որոշման համար օգտագործվում են ինչպես ուղղակի պոտենցիոմետրիա, այնպես էլ պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա, թեև երկրորդ մեթոդն օգտագործվում է շատ ավելի հաճախ, քան առաջինը:

Նյութի կոնցենտրացիայի որոշումը ուղղակի պոտենցիոմետրիայում սովորաբար իրականացվում է տրամաչափման կորի մեթոդով կամ ստանդարտ հավելումների մեթոդով։

ա) Կալիբրացիայի կորի մեթոդ. Պատրաստել 5-7 ստանդարտ լուծույթների շարք՝ անալիտի հայտնի պարունակությամբ: Անալիտի կոնցենտրացիան և իոնային ուժը հղման լուծույթներում չպետք է մեծապես տարբերվեն վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայից և իոնային ուժից. այս պայմաններում որոշման սխալները կրճատվում են:

Բոլոր լուծույթների իոնային ուժը պահպանվում է անփոփոխ՝ ներմուծելով անտարբեր էլեկտրոլիտ: Հղման լուծումները հաջորդաբար ներմուծվում են էլեկտրաքիմիական (պոտենցիոմետրիկ) բջիջ: Սովորաբար, այս բջիջը ապակե բաժակ է, որի մեջ տեղադրվում են ցուցիչ էլեկտրոդ և տեղեկատու էլեկտրոդ:

Չափեք հղման լուծույթների EMF-ը` մանրակրկիտ ողողելով էլեկտրոդները և բաժակը թորած ջրով, նախքան բջիջը յուրաքանչյուր հղման լուծույթով լցնելը: Ստացված տվյալների հիման վրա EMF-lg c կոորդինատներում կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ, որտեղ c-ն անալիտի կոնցենտրացիան է հղման լուծույթում: Սովորաբար նման գրաֆիկը ուղիղ գիծ է։ Այնուհետև վերլուծված լուծույթը ներմուծվում է էլեկտրաքիմիական բջիջ (խցիկը թորած ջրով լվանալուց հետո) և չափվում է բջջի EMF-ը: Ըստ տրամաչափման գրաֆիկի՝ հայտնաբերվել է log c(X), որտեղ c(X) անալիտի կոնցենտրացիան վերլուծված լուծույթում:

բ) ստանդարտ ավելացման մեթոդ. Վերլուծված լուծույթի հայտնի V(X) ծավալը c(X) կոնցենտրացիայով ներմուծվում է էլեկտրաքիմիական բջիջ և չափվում է բջջի EMF-ը: Այնուհետև նույն լուծույթին ավելացվում է V(st) ստանդարտ լուծույթի ճշգրիտ չափված փոքր ծավալը՝ անալիտի հայտնի, բավականաչափ մեծ կոնցենտրացիայով c(st) և նորից որոշվում է բջջի EMF-ը:

Հաշվե՛ք անալիտի կոնցենտրացիան c(X) վերլուծված լուծույթում՝ համաձայն (10.17) բանաձևի.

c (X) \u003d c (st) V (st) V X + V (st)

որտեղ △ E-ն երկու չափված EMF արժեքների տարբերությունն է, n-ը էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է:

Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի կիրառում. Մեթոդն օգտագործվում է ջրածնի իոնների (pH լուծույթներ), անիոնների, մետաղական իոնների (իոնոմետրիա) կոնցենտրացիան որոշելու համար։

Ուղղակի պոտենցիոմետրիա օգտագործելիս կարևոր դեր է խաղում համապատասխան ցուցիչ էլեկտրոդի ընտրությունը և հավասարակշռության ներուժի ճշգրիտ չափումը:

Լուծումների pH-ը որոշելիս որպես ցուցիչ էլեկտրոդներ օգտագործվում են էլեկտրոդներ, որոնց ներուժը կախված է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից՝ ապակի, ջրածին, քինհիդրոն և մի քանի այլ: Առավել հաճախ օգտագործվող թաղանթային ապակե էլեկտրոդը շրջելի է ջրածնի իոնների նկատմամբ: Նման ապակե էլեկտրոդի ներուժը որոշվում է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայով, ուստի շղթայի EMF-ը, ներառյալ ապակե էլեկտրոդը որպես ցուցիչ, նկարագրվում է սենյակային ջերմաստիճանում հետևյալ հավասարմամբ.

K + 0,059 pH,

որտեղ K հաստատունը կախված է թաղանթի նյութից, հղման էլեկտրոդի բնույթից։ Ապակե էլեկտրոդը թույլ է տալիս որոշել pH-ը pH = 0-10 միջակայքում (ավելի հաճախ՝ pH = 2-10 միջակայքում) և ունի շահագործման բարձր շրջելիություն և կայունություն:

Քվինհիդրոն էլեկտրոդը, որը հաճախ օգտագործվում էր նախկինում, ռեդոքս էլեկտրոդ է, որի ներուժը կախված է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից։ Այն իրենից ներկայացնում է պլատինե մետաղալար՝ ընկղմված թթվային լուծույթի մեջ (սովորաբար HC1), որը հագեցած է քինհիդրոնով, քինոնի հավասարմոլեկուլային միացություն C6H402 բաղադրությամբ հիդրոքինոնով։ C6H4(OH)2 (մուգ կանաչ փոշի, փոքր-ինչ լուծելի ջրի մեջ): Քինհիդրոնի էլեկտրոդի սխեմատիկ նշանակումը՝ Pt | quinhydrone, HC1.

Քինհիդրոն էլեկտրոդի վրա տեղի է ունենում ռեդոքս ռեակցիա.

C6H402 + 2H+ + 2e \u003d C6H4 (OH) 2

Քինհիդրոնային էլեկտրոդի ներուժը սենյակային ջերմաստիճանում նկարագրված է բանաձևով

E°-0,059 pH:

Quinhydrone էլեկտրոդը թույլ է տալիս չափել լուծույթների pH-ը pH = 0-8,5 միջակայքում: pH-ում< 0 хингидрон гидролитически расщепляется: при рН >8,5 հիդրոքինոնը, որը թույլ թթու է, մտնում է չեզոքացման ռեակցիա, Քվինհիդրոն էլեկտրոդը չի կարող օգտագործվել ուժեղ օքսիդացնող և վերականգնող նյութերի առկայության դեպքում:

Մեմբրանի իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդները, ինչպես արդեն նշվեց վերևում, օգտագործվում են իոնոմետրիայում որպես ցուցիչ՝ տարբեր կատիոնների (Li+, Na+, K+ Mg2t, Ca2+, Cd2+, Fe2+, Ni2+ և այլն) և անիոնների (F-, Cl-, Br -, I-, S2- և այլն):

Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի առավելությունները ներառում են չափումների պարզությունն ու արագությունը, չափումները պահանջում են լուծույթների փոքր ծավալներ:

3 Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա

Պոտենցիոմետրիկ տիտրում - վերլուծված լուծույթում անալիտի տիտրման վրա ծախսված տիտրանի ծավալը որոշելու մեթոդ՝ EMF-ը (տիտրման գործընթացում) չափելով՝ օգտագործելով ցուցիչ էլեկտրոդից կազմված գալվանական միացում։

և հղման էլեկտրոդ: Պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ վերլուծված լուծույթը, որը գտնվում է էլեկտրաքիմիական խցում, տիտրվում է

հարմար տիտրիչ, որը ամրացնում է տիտրման ավարտը չափված շղթայի EMF-ի կտրուկ փոփոխությամբ՝ ցուցիչի էլեկտրոդի պոտենցիալը, որը կախված է համապատասխան իոնների կոնցենտրացիայից և կտրուկ փոխվում է համարժեքության կետում:

Ցուցանիշի էլեկտրոդի ներուժի փոփոխությունը տիտրման գործընթացում չափվում է կախված ավելացված տիտրանի ծավալից: Ստացված տվյալների հիման վրա կառուցվում է պոտենցիոմետրիկ տիտրման կոր, և այս կորից որոշվում է վառելիքի բջիջում սպառված տիտրանի ծավալը:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը չի պահանջում վառելիքի բջիջի մոտ գույնը փոխող ցուցիչների օգտագործում: Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիայի կիրառում. Մեթոդը ունիվերսալ է, այն կարող է օգտագործվել տիտրման ավարտը ցույց տալու համար բոլոր տեսակի տիտրումներում՝ թթու-բազային, ռեդոքս, կոմպլեքսաչափական, տեղումներ, տիտրում ոչ ջրային միջավայրերում: Որպես ցուցիչ օգտագործվում են ապակի, սնդիկ, իոն-սելեկտիվ, պլատինե, արծաթե էլեկտրոդներ, իսկ որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ՝ կալոմել, արծաթի քլորիդ, ապակե էլեկտրոդներ։

Մեթոդն ունի բարձր ճշգրտություն, բարձր զգայունություն. այն թույլ է տալիս տիտրում պղտոր, գունավոր, ոչ ջրային միջավայրում, խառնուրդի բաղադրիչների առանձին որոշում մեկ վերլուծված լուծույթում, օրինակ՝ քլորիդի և յոդի իոնների առանձին որոշում արգենտոմետրիկ տիտրման ժամանակ:

Բազմաթիվ բուժիչ նյութեր վերլուծվում են պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդներով, օրինակ՝ ասկորբինաթթու, սուլֆա դեղամիջոցներ, բարբիթուրատներ, ալկալոիդներ և այլն։

Կոնդիցիոնմետրիկ վերլուծության հիմնադիրը գերմանացի ֆիզիկոս և ֆիզիկաքիմիկոս Ֆ.Վ.Գ. Kohlrausch (1840-1910), ով առաջին անգամ 1885-ին առաջարկեց հավասարում, որը կապ է հաստատում ուժեղ էլեկտրոլիտների լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության և դրանց կոնցենտրացիայի միջև: AT

40-ականների կեսերը. 20 րդ դար մշակել է բարձր հաճախականության հաղորդունակության տիտրման մեթոդ։ 60-ականների սկզբից։ 20 րդ դար սկսեցին օգտագործել հաղորդիչ դետեկտորներ հեղուկ քրոմատագրության մեջ:

1 Մեթոդի սկզբունքը. Հիմնական հասկացություններ

Կոնդուկտոմետրիկ անալիզը (կոնդուկտոմետրիա) հիմնված է էլեկտրոլիտային լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության (էլեկտրական հաղորդունակության) և դրանց կոնցենտրացիայի միջև կապի օգտագործման վրա։

Էլեկտրոլիտային լուծույթների՝ երկրորդ տեսակի հաղորդիչների էլեկտրական հաղորդունակությունը գնահատվում է էլեկտրաքիմիական բջիջում դրանց էլեկտրական դիմադրության չափման հիման վրա, որը իրենից ներկայացնում է ապակե անոթ (ապակու), որի մեջ զոդված են երկու էլեկտրոդներ, որոնց միջև գտնվում է փորձնական էլեկտրոլիտի լուծույթը։ գտնվում է. Բջջի միջով անցնում է փոփոխական հոսանք։ Էլեկտրոդներն առավել հաճախ պատրաստվում են մետաղական պլատինից, որը պատված է սպունգանման պլատինի շերտով՝ պլատինի միացությունների լուծույթներից էլեկտրաքիմիական նստեցմամբ՝ էլեկտրոդների մակերեսը մեծացնելու համար (պլատինե պլատինե էլեկտրոդներ):

Էլեկտրոլիզի և բևեռացման գործընթացների հետ կապված բարդություններից խուսափելու համար հաղորդիչ չափումները կատարվում են փոփոխական էլեկտրական դաշտում: Էլեկտրոլիտային լուծույթի շերտի էլեկտրական դիմադրությունը էլեկտրոդների միջև, ինչպես նաև առաջին տեսակի հաղորդիչների էլեկտրական դիմադրությունը ուղիղ համեմատական ​​է այս շերտի երկարությանը (հաստությանը) l և հակադարձ համեմատական ​​է էլեկտրոդի S տարածքին։ մակերեւույթ:

R= ρ lS lkS

որտեղ p համաչափության գործակիցը կոչվում է էլեկտրական դիմադրողականություն, իսկ k \u003d 1 / p փոխադարձ արժեքը էլեկտրական հաղորդունակությունն է (էլեկտրական հաղորդունակություն): Քանի որ R էլեկտրական դիմադրությունը չափվում է ohms-ով, իսկ էլեկտրոլիտի լուծույթի շերտի l հաստությունը սմ է, էլեկտրոդի մակերեսի S մակերեսը սմ2 է, ապա k էլեկտրական հաղորդունակությունը չափվում է Ohm-1 միավորներով։ սմ-1, կամ, քանի որ Օհմ-1-ը Siemens է (Cm), ապա՝ Cm միավորներով սմ-1.

Ֆիզիկական առումով հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը էլեկտրոլիտային շերտի էլեկտրական հաղորդունակությունն է, որը գտնվում է 1 սմ երկարությամբ խորանարդի կողմերի միջև, որը թվայինորեն հավասար է էլեկտրոլիտային լուծույթի շերտի միջով անցնող հոսանքի՝ խաչմերուկի մակերեսով։ 1 սմ2 կիրառական էլեկտրական պոտենցիալ 1 Վ/սմ գրադիենտով:

Հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը կախված է էլեկտրոլիտի և լուծիչի բնույթից, լուծույթի կոնցենտրացիայից և ջերմաստիճանից։

Էլեկտրոլիտի լուծույթի կոնցենտրացիայի ավելացմամբ, դրա էլեկտրական հաղորդունակությունը նախ մեծանում է, այնուհետև անցնում է առավելագույնի միջով, որից հետո նվազում է: Էլեկտրական հաղորդունակության փոփոխության այս բնույթը պայմանավորված է հետևյալ պատճառներով. Սկզբում, էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիայի ավելացման հետ մեկտեղ, իոնների թիվը՝ հոսանք կրող մասնիկներ, ավելանում է ինչպես ուժեղ, այնպես էլ թույլ էլեկտրոլիտների դեպքում: Հետեւաբար, լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը (դրա միջով անցնող էլեկտրական հոսանքը) մեծանում է։ Այնուհետև, երբ լուծույթի կոնցենտրացիան մեծանում է, նրա մածուցիկությունը մեծանում է (իոնների շարժման արագությունը նվազեցնելով) և իոնների միջև էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությունները, ինչը կանխում է էլեկտրական հոսանքի ավելացումը և բավականաչափ բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում նպաստում է դրա նվազմանը:

Թույլ էլեկտրոլիտների լուծույթներում, կոնցենտրացիայի աճով, նվազում է էլեկտրոլիտի մոլեկուլների տարանջատման աստիճանը, ինչը հանգեցնում է իոնների քանակի նվազմանը` հոսանք հաղորդող մասնիկներին և էլեկտրական հաղորդունակության նվազմանը: Բարձր կոնցենտրացիաներում ուժեղ էլեկտրոլիտների լուծույթներում հնարավոր է իոնային ասոցիացիաների ձևավորում (իոնային երկվորյակներ, թիեր և այլն), ինչը նույնպես նպաստում է էլեկտրական հաղորդունակության անկմանը:

Էլեկտրոլիտային լուծույթների հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ՝ լուծույթների մածուցիկության նվազման պատճառով, ինչը հանգեցնում է իոնների շարժման արագության, իսկ թույլ էլեկտրոլիտների դեպքում՝ նաև դրանց իոնացման աստիճանի բարձրացմանը։ (տարանջատումը իոնների): Հետևաբար, քանակական հաղորդիչ չափումները պետք է իրականացվեն հաստատուն ջերմաստիճանում, ջերմաչափական հաղորդիչ բջիջը:

Բացի հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունից, հաղորդունակությունը օգտագործում է համարժեք էլեկտրական հաղորդունակություն X և մոլային էլեկտրական հաղորդունակություն p. Ֆիզիկական առումով համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը X-ը 1 սմ հաստությամբ էլեկտրոլիտային լուծույթի շերտի էլեկտրական հաղորդունակությունն է, որը գտնվում է նույնական էլեկտրոդների միջև այնպիսի տարածքով, որ դրանց միջև ընկած էլեկտրոլիտի լուծույթի ծավալը պարունակում է 1 գ-էկ լուծված նյութ։ . Այս դեպքում միավոր լիցքի համարով միանման մասնիկների մոլային զանգվածը («լիցք») ընդունվում է որպես համարժեքի մոլային զանգված, օրինակ.

H+, Br - , 12Са2+, 13Fe3+ և այլն:

Համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը մեծանում է էլեկտրոլիտի լուծույթի կոնցենտրացիայի նվազումով: Համարժեք էլեկտրական հաղորդունակության առավելագույն արժեքը հասնում է լուծույթի անսահման նոսրացման ժամանակ: Համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը, ինչպես հատուկ հաղորդունակությունը, մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: X համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը կապված է էլեկտրական հաղորդունակության հետ (20).

λ= 1000 կկ

Ուղղակի հաղորդունակության մեջ նյութի կոնցենտրացիան վերլուծված լուծույթում որոշվում է այս լուծույթի հատուկ էլեկտրական հաղորդունակության չափումների արդյունքներից: Չափման տվյալները մշակելիս օգտագործվում են երկու մեթոդ՝ հաշվարկման մեթոդ և չափաբերման կորի մեթոդ:

Հաշվարկի մեթոդ. Համաձայն (10.20) հավասարման՝ էլեկտրոլիտի համարժեք c-ի մոլային կոնցենտրացիան լուծույթում կարող է հաշվարկվել, եթե հայտնի են հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը k և համարժեք էլեկտրական հաղորդունակությունը։

: c = 1000 կլ

Էլեկտրական հաղորդունակությունը որոշվում է փորձարարական եղանակով՝ ջերմաստիճանով կառավարվող հաղորդիչ բջիջի էլեկտրական դիմադրության չափման հիման վրա։

Լուծույթի համարժեք էլեկտրական հաղորդունակություն λ հավասար է կատիոնների շարժունակության գումարին λ+ և անիոն X λ -:

λ = λ + + λ-

Եթե ​​հայտնի են կատիոնի և անիոնի շարժունակությունը, ապա կոնցենտրացիան կարող է հաշվարկվել բանաձևով (24).

գ = 1000 կլ + + λ-

Դա արվում է քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիան նրա հագեցած լուծույթում (կալցիումի սուլֆատ, բարիումի սուլֆատ, արծաթի հալոգենիդներ և այլն) ուղղակի հաղորդունակությամբ որոշելիս։ Կալիբրացիայի կորի մեթոդ. Պատրաստվում են ստանդարտ լուծույթների մի շարք, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է անալիտի ճշգրիտ հայտնի կոնցենտրացիան, և դրանց էլեկտրական հաղորդունակությունը չափվում է հաստատուն ջերմաստիճանում թերմոստատիկորեն կառավարվող հաղորդիչ բջիջում: Ձեռք բերված տվյալների հիման վրա կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ՝ գծելով հղման լուծույթների կոնցենտրացիան աբսցիսայի առանցքի երկայնքով և էլեկտրական հաղորդունակության արժեքները օրդինատների առանցքի երկայնքով: Համաձայն (24) հավասարման՝ կոնցենտրացիաների համեմատաբար փոքր միջակայքում կառուցված գրաֆիկը սովորաբար ուղիղ գիծ է:

Կոնցենտրացիաների լայն տիրույթում, երբ (24) հավասարման մեջ ներառված կատիոնի և անիոնի շարժունակությունը կարող է նկատելիորեն փոխվել, նկատվում են շեղումներ գծային կախվածությունից:

Այնուհետև, խստորեն նույն պայմաններում, վերլուծված լուծույթում չափվում է որոշվող էլեկտրոլիտի k(X) հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը c(X) անհայտ կոնցենտրացիայով և գրաֆիկից հայտնաբերվում է c(X) ցանկալի արժեքը:

Այսպիսով, որոշեք, օրինակ, բարիումի պարունակությունը բարիտ ջրի մեջ՝ բարիումի հիդրօքսիդի հագեցած լուծույթ:

Ուղիղ հաղորդունակության կիրառում. Ուղղակի հաղորդունակության մեթոդը բնութագրվում է պարզությամբ և բարձր զգայունությամբ։ Այնուամենայնիվ, մեթոդը ընտրովի չէ:

Ուղղակի հաղորդունակությունը սահմանափակ կիրառություն ունի վերլուծության մեջ: Այն օգտագործվում է քիչ լուծվող էլեկտրոլիտների լուծելիությունը որոշելու, թորած ջրի և հեղուկ սննդամթերքի (կաթ, ըմպելիքներ և այլն) որակը վերահսկելու համար, հանքային, ծովի, գետի ջրում և մի շարք այլ ջրերում աղի ընդհանուր պարունակությունը որոշելու համար։ դեպքեր.

3 Կոնդուկտոմետրիկ տիտրացիա

Հաղորդավարական տիտրման ժամանակ տիտրման առաջընթացը վերահսկվում է վերլուծված լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության փոփոխությամբ, որը գտնվում է հաղորդիչ բջիջում երկու իներտ էլեկտրոդների միջև (սովորաբար պատրաստված պլատինե պլատինից): Ստացված տվյալների հիման վրա գծվում է հաղորդունակության տիտրման կոր, որն արտացոլում է տիտրված լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության կախվածությունը ավելացված տիտրիչի ծավալից։ Տիտրման վերջնակետը ամենից հաճախ հայտնաբերվում է տիտրման կորի հատվածների էքստրապոլյացիայով նրա թեքության փոփոխության շրջանում: Սա չի պահանջում օգտագործել ցուցիչներ, որոնք փոխում են գույնը TE-ի մոտ:

Կոնդիցիոնոմետրիկ տիտրման ժամանակ օգտագործվում են տարբեր տեսակի ռեակցիաներ՝ թթու-հիմնային, ռեդոքս, տեղումներ, բարդ առաջացման պրոցեսներ։ Կոնդիրոմետրիկ տիտրացիայի կիրառում. Կոնդիրոմետրիկ տիտրման մեթոդն ունի մի շարք առավելություններ. Տիտրումը կարող է իրականացվել ամպամած, գունավոր, անթափանց միջավայրում: Մեթոդի զգայունությունը բավականին բարձր է՝ մինչև ~10~* մոլ/լ; որոշման սխալը 0,1-ից 2% է: Վերլուծությունը կարող է ավտոմատացված լինել: Մեթոդի թերությունները ներառում են ցածր ընտրողականություն: Բարձր հաճախականության (ռադիոհաճախական) հաղորդունակության տիտրման հայեցակարգը: Տիտրման առաջընթացին հետևում է փոփոխված փոփոխական հոսանքի հաղորդունակության տեխնիկան, որի դեպքում փոփոխական հոսանքի հաճախականությունը կարող է հասնել վայրկյանում մեկ միլիոն տատանումների կարգի: Սովորաբար, էլեկտրոդները տեղադրվում են (վերածվում) տիտրման անոթի (հաղորդականության խցիկի) արտաքին մասում, որպեսզի դրանք չշփվեն տիտրման ենթակա լուծույթի հետ:

Չափումների արդյունքների հիման վրա գծագրվում է հաղորդիչ տիտրման կոր: Տիտրման վերջնակետը հայտնաբերվում է տիտրման կորի հատվածների էքստրապոլացիայի միջոցով նրա թեքության փոփոխության շրջանում:

ԳԼՈՒԽ 4. ՈՒՂԻՂԱԿԱՆ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ (ԿՈԴԻԿՏՈՄԵՏՐԻԱ)

4.1 Մեթոդի էությունը

Բևեռագրական վերլուծությունը (բևեռագրությունը) հիմնված է էլեկտրաքիմիական (այս դեպքում՝ բևեռագրական) բջիջի էլեկտրական պարամետրերի և դրանում պարունակվող վերլուծված լուծույթի հատկությունների միջև հետևյալ հարաբերությունների օգտագործման վրա:

ա) Որակական բևեռագրական վերլուծությունը օգտագործում է կապը միկրոէլեկտրոդի վրա կիրառվող արտաքին էլեկտրական ներուժի արժեքի միջև, որի դեպքում տվյալ պայմաններում նկատվում է անալիտի նվազեցում (կամ օքսիդացում) միկրոէլեկտրոդի վրա, և նվազեցնող (կամ օքսիդացնող) բնույթի միջև: նյութ.

բ) Քանակական բևեռագրական վերլուծության ժամանակ օգտագործվում է դիֆուզիոն էլեկտրական հոսանքի մեծության և վերլուծվող լուծույթում անալիտի (վերականգնող կամ օքսիդացնող) նյութի կոնցենտրացիայի հարաբերությունը. Էլեկտրական պարամետրերը` կիրառվող էլեկտրական ներուժի մեծությունը և դիֆուզիոն հոսանքի մեծությունը, որոշվում են ստացված բևեռացման կամ հոսանք-լարման կորերի վերլուծությամբ, որոնք գրաֆիկորեն արտացոլում են բևեռագրական խցում էլեկտրական հոսանքի կախվածությունը մեծությունից: միկրոէլեկտրոդի կիրառական ներուժը. Հետեւաբար, բեւեռագրությունը երբեմն կոչվում է ուղղակի վոլտամետրիա:

Անալիզի դասական բևեռագրական մեթոդը՝ օգտագործելով սնդիկի կաթող (թափող) էլեկտրոդ, մշակվել և առաջարկվել է 1922 թվականին չեխ գիտնական Յարոսլավ Հեյրովսկու (1890-1967) կողմից, թեև սնդիկի կաթող էլեկտրոդն օգտագործել է դեռևս չեխ ֆիզիկոս Բ. Կուցերան։ 1903. 1925 թվականին Ջ. Գեյրովսկին և Մ. Շիկատան նախագծեցին առաջին բևեռոգրաֆը, որը հնարավորություն տվեց ավտոմատ կերպով գրանցել բևեռացման կորերը: Հետագայում մշակվեցին բևեռագրական մեթոդի տարբեր փոփոխություններ:

Միջին դիֆուզիոն հոսանքի iD-ի արժեքը որոշվում է Իլկովիչի հավասարմամբ (25).

որտեղ K-ը համաչափության գործակիցն է, c-ը բևեռագրական ակտիվ նյութ-ապաբևեռացնողի կոնցենտրացիան (մմոլ/լ). iD-ն չափվում է միկրոամպերով՝ որպես սահմանափակող հոսանքի և մնացորդային հոսանքի տարբերություն:

Համաչափության K գործակիցը Իլկովիչի հավասարման մեջ կախված է մի շարք պարամետրերից և հավասար է.

K=607nD12m23τ16

որտեղ n-ը էլեկտրոդների ռեդոքս ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է. D-ն վերականգնող նյութի դիֆուզիոն գործակիցն է (սմ2/վրկ); m-ը վայրկյանում մազանոթից դուրս հոսող սնդիկի զանգվածն է (մգ); t-ը կիսալիքային պոտենցիալում սնդիկի կաթիլի առաջացման ժամանակն է (վայրկյաններով) (սովորաբար դա 3-5 վրկ է)։

Քանի որ դիֆուզիոն D գործակիցը կախված է ջերմաստիճանից, Իլկովիչի հավասարման մեջ K համաչափության գործակիցը նույնպես փոխվում է ջերմաստիճանի հետ։ 20–50 °C ջերմաստիճանի միջակայքում գտնվող ջրային լուծույթների դեպքում բևեռագրական ակտիվ նյութեր-ապաբևեռացնողների դիֆուզիոն գործակիցը ջերմաստիճանի մեկ աստիճանի բարձրացման դեպքում ավելանում է մոտ 3%-ով, ինչը հանգեցնում է միջին դիֆուզիոն հոսանքի iD-ի ավելացմանը ~1-ով։ -2%. Հետևաբար, բևեռագրությունն իրականացվում է հաստատուն ջերմաստիճանում, թերմոստատավորելով բևեռագրական բջիջը, սովորաբար 25 ± 0,5 °C ջերմաստիճանում:

Սնդիկի t զանգվածը և t անկման ժամանակը կախված են սնդիկի թափվող էլեկտրոդի բնութագրերից և սնդիկի սյունակի բարձրությունից մազանոթում և մազանոթի հետ կապված ջրամբարում։ Սնդիկ թափող միկրոէլեկտրոդի ապակե մազանոթը սովորաբար ունի արտաքին տրամագիծ 3-7 մմ, ներքին տրամագիծը 0,03-ից 0,05 մմ և երկարությունը 6-15 սմ: Սնդիկի սյունակի բարձրությունը մազանոթի ստորին ծայրից: տանկի մեջ սնդիկի մակերեսի վերին մակարդակը 40-80 սմ է; Անտարբեր էլեկտրոլիտի պարունակությունը վերլուծված բևեռագրական լուծույթում պետք է լինի մոտավորապես 100 անգամ ավելի մեծ, քան որոշվող ապաբևեռացնող նյութի պարունակությունը, և ֆոնային էլեկտրոլիտի իոնները չպետք է լիցքաթափվեն բևեռագրության պայմաններում մինչև բևեռագրական լիցքաթափումը: ակտիվ նյութ.

Բևեռագրությունն իրականացվում է ջրի՝ որպես լուծիչի, ջրային-օրգանական խառնուրդների (ջուր-էթանոլ, ջուր-ացետոն, ջուր-դիմեթիլֆորմամիդ և այլն) և ոչ ջրային միջավայրերի (էթանոլ, ացետոն, դիմմեթիլֆորմամիդ, դիմեթիլսուլֆօքսիդ և այլն) օգտագործմամբ:

Մինչ բևեռագրությունը վերլուծված լուծույթի միջով անցնում է իներտ գազի հոսանք (ազոտ, արգոն և այլն)՝ լուծված թթվածինը հեռացնելու համար, որը նաև բևեռագրական ալիք է տալիս՝ ըստ սխեմայի կրճատման.

2H+ + 2e = H202

H202 + 2H+ + 2e = 2H20

Երբեմն ալկալային լուծույթների դեպքում, իներտ գազի հոսանք անցնելու փոխարեն, վերլուծված լուծույթին ավելացնում են փոքր քանակությամբ ակտիվ վերականգնող նյութ՝ նատրիումի սուլֆիտ, մետոլ, որոնք կապում են լուծված թթվածինը՝ հակազդելով նրա հետ։

4.2 Քանակական բևեռագրական վերլուծություն

Վերոհիշյալից հետևում է, որ քանակական բևեռագրական վերլուծությունը հիմնված է դիֆուզիոն հոսանքի iD-ի չափման վրա՝ որպես բևեռագրական լուծույթում որոշվող բևեռագրական ակտիվ ապաբևեռացնող նյութի կոնցենտրացիայի ֆունկցիա։

Ստացված բևեռոգրամները վերլուծելիս անալիտի կոնցենտրացիան հայտնաբերվում է տրամաչափման կորի, ստանդարտ հավելումների, ստանդարտ լուծույթների մեթոդներով։

ա) Առավել հաճախ օգտագործվում է տրամաչափման կորի մեթոդը. Այս մեթոդը պատրաստում է ստանդարտ լուծույթների մի շարք, որոնցից յուրաքանչյուրը պարունակում է անալիտի ճշգրիտ հայտնի կոնցենտրացիան:

Յուրաքանչյուր լուծույթի բևեռագրությունը կատարվում է (դրա միջով իներտ գազի հոսանք փչելուց հետո) նույն պայմաններում, ստացվում են բևեռոգրամներ և E12 (նույնը բոլոր լուծույթների համար) և դիֆուզիոն հոսանքի iD (տարբեր բոլոր լուծումների համար) արժեքները: ) հայտնաբերվել են։ Ստացված տվյալների հիման վրա iD-c կոորդինատներով կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ, որը սովորաբար ուղիղ գիծ է՝ Իլկովիչի հավասարման համաձայն։

Այնուհետև կատարվում է վերլուծված լուծույթի բևեռագրություն անալիտի c(X) անհայտ կոնցենտրացիայով, ստացվում է բևեռոգրամա, չափվում է դիֆուզիոն հոսանքի iD (X) արժեքը և հայտնաբերվում է c(X) կոնցենտրացիան calibration կոր:

բ) ստանդարտ ավելացման մեթոդ. Ստացվում է վերլուծված լուծույթի բևեռոգրամա անալիտի c(X) անհայտ կոնցենտրացիայով և հայտնաբերվում է դիֆուզիոն հոսանքի մեծությունը, այսինքն. բևեռոգրամի h բարձրությունը: Այնուհետև անալիտի ճշգրիտ հայտնի քանակությունը ավելացվում է վերլուծված լուծույթին՝ ավելացնելով դրա կոնցենտրացիան

c(st) արժեքը, նորից կատարվում է բևեռագրություն և հայտնաբերվում է դիֆուզիոն հոսանքի նոր արժեքը՝ բևեռոգրամի բարձրությունը h + △ հ.

Իլկովիչի (25) հավասարման համաձայն, մենք կարող ենք գրել.

h = Kc(X), △ h = Kc(st),

որտեղ

հ △ h = c(X)c(st) և c(X) = h △ hc(st)

գ) Ստանդարտ լուծույթների մեթոդ. Երկու լուծույթների բևեռագրությունը կատարվում է նույն պայմաններում՝ անհայտ կոնցենտրացիայով c(X) վերլուծված լուծույթ և անալիտի ճշգրիտ հայտնի c(st) կոնցենտրացիայով ստանդարտ լուծույթ: Ստացված բևեռոգրամների վրա հայտնաբերվում են h(X) և h(st) բևեռագրական ալիքների բարձրությունները, որոնք համապատասխանում են դիֆուզիոն հոսանքին համապատասխանաբար c(X) և c(st) կոնցենտրացիաներում։ Ըստ Իլկովիչի հավասարման (25) մենք ունենք.

(X) = Kc(X), h(st) = Kc(st),

Ստանդարտ լուծույթը պատրաստվում է այնպես, որ դրա կոնցենտրացիան հնարավորինս մոտ լինի որոշվող լուծույթի կոնցենտրացիային: Այս պայմանով որոշման սխալը նվազագույնի է հասցվում:

3 Բևեռագրության կիրառում

Մեթոդի կիրառում. Բևեռագրությունը օգտագործվում է փոքր քանակությամբ անօրգանական և օրգանական նյութերի որոշման համար: Մշակվել են քանակական բևեռագրական վերլուծության հազարավոր տեխնիկա: Գրեթե բոլոր մետաղական կատիոնների, մի շարք անիոնների (բրոմատ, յոդատ, նիտրատ, պերմանգանատ իոններ), դիազո խմբեր պարունակող տարբեր դասերի օրգանական միացությունների, կարբոնիլային, պերօքսիդի, էպոքսիդային խմբերի, կրկնակի ածխածին-ածխածնային կապերի բևեռագրական որոշման մեթոդներ. որպես կապեր ածխածին–հալոգեն, ազոտ–թթվածին, ծծումբ–ծծումբ։

Մեթոդը դեղաբանական է, որն օգտագործվում է սալիցիլաթթվի, նորսուլֆազոլի, վիտամին B-ի ալկալոիդների, ֆոլաթթուների, կելլինի փոշու և հաբերի մեջ, նիկոտինամիդ, պիրիդոքսին հիդրոքլորիդ, մկնդեղի պատրաստուկներ, սրտային գլիկոզիդներ, ինչպես նաև թթվածին և դեղագործական պատրաստուկների տարբեր կեղտեր որոշելու համար:

Մեթոդն ունի բարձր զգայունություն (մինչև 10"5-10T6 մոլ/լ), ընտրողականություն, արդյունքների համեմատաբար լավ վերարտադրելիություն (մինչև ~2%), կիրառությունների լայն շրջանակ, թույլ է տալիս վերլուծել նյութերի խառնուրդներն առանց դրանց տարանջատման, գունավոր լուծույթներ, լուծույթների փոքր ծավալներ (բևեռագրական բջիջները կարող են լինել մինչև 1 մլ), վերլուծություն անցկացնել լուծույթի հոսքում, ավտոմատացնել անալիզը»:

Մեթոդի թերությունները ներառում են սնդիկի թունավորությունը, դրա բավականին հեշտ օքսիդացումը օքսիդացնող նյութերի առկայության դեպքում և օգտագործվող սարքավորումների հարաբերական բարդությունը:

Բևեռագրական մեթոդի այլ տարբերակներ. Ի լրումն վերը նկարագրված դասական բևեռագրության, որն օգտագործում է սնդիկի միկրոէլեկտրոդ՝ դրա վրա միատեսակ աճող էլեկտրական պոտենցիալով մշտական ​​էլեկտրական հոսանքի ժամանակ, մշակվել են բևեռագրական մեթոդի այլ տարբերակներ՝ ածանցյալ, դիֆերենցիալ, իմպուլսային, օսցիլոգրաֆիկ բևեռագրություն. փոփոխական հոսանքի բևեռագրություն - նաև տարբեր տարբերակներով:

ԳԼՈՒԽ 5. ԱՄՊԵՐՈՄԵՏՐԻԱԿԱՆ ՏԻՏՐԱՑՈՒՄ

Մեթոդի էությունը. Ամպերաչափական տիտրումը (պոտենցիոստատիկ բևեռացման տիտրացիա) մի տեսակ վոլտամետրիկ մեթոդ է (բևեռագրության հետ մեկտեղ): Այն հիմնված է էլեկտրաքիմիական բջիջի էլեկտրոդների միջև հոսանքի քանակի չափման վրա, որոնց վրա կիրառվում է որոշակի լարում, որպես ավելացված տիտրանի ծավալի ֆունկցիա։ Իլկովիչի (25) հավասարման համաձայն.

բևեռագրական բջիջում դիֆուզիոն հոսանքի iD-ն որքան մեծ է, այնքան բարձր է բևեռագրական ակտիվ նյութի c կոնցենտրացիան: Եթե ​​բևեռագրական խցում տեղակայված վերլուծված տիտրացված լուծույթին տիտրանտ ավելացնելիս նման նյութի կոնցենտրացիան նվազում կամ ավելանում է, ապա դիֆուզիոն հոսանքը նույնպես նվազում կամ ավելանում է համապատասխանաբար: Համարժեքության կետը ամրագրվում է դիֆուզիոն հոսանքի նվազման կամ ավելացման կտրուկ փոփոխությամբ, որը համապատասխանում է տիտրվող նյութի տիտրողի հետ ռեակցիայի ավարտին։

Տարբերակվում է ամպերաչափական տիտրումը մեկ բևեռացվող էլեկտրոդով, որը նաև կոչվում է հոսանքի սահմանային տիտրացիա, բևեռագրական կամ բևեռաչափական տիտրացիա, և ամպերոմետրիկ տիտրում երկու նույնական բևեռացվող էլեկտրոդներով, կամ տիտրում «մինչև հոսանքն ամբողջությամբ դադարեցվի», բիամպերաչափական տիտրում:

Ամպերաչափական տիտրացիա մեկ բևեռացվող էլեկտրոդով: Այն հիմնված է բևեռագրական խցում հոսանքի չափման վրա՝ որպես միկրոէլեկտրոդի վրա մշտական ​​արտաքին պոտենցիալով ավելացված տիտրանի քանակի ֆունկցիա, որը մի փոքր ավելի բարձր է, քան կիսաալիքային պոտենցիալը X կամ տիտրվող նյութի հոսանք-լարման կորի վրա։ T. Սովորաբար, ընտրված արտաքին պոտենցիալը համապատասխանում է բևեռոգրամի X կամ T սահմանափակող հոսանքի շրջանին: Տիտրումն իրականացվում է կարգավորելի լարմամբ ուղղակի հոսանքի աղբյուրից բաղկացած մոնտաժի վրա, որին տիտրման համար կա գալվանոմետր և բևեռագրական բջիջ: միացված են շարքով. Բջջի աշխատանքային (ցուցանիշ) էլեկտրոդը կարող է լինել կաթող սնդիկի էլեկտրոդ, ֆիքսված կամ պտտվող պլատինե կամ գրաֆիտ էլեկտրոդ։ Պինդ էլեկտրոդներ օգտագործելիս անհրաժեշտ է տիտրման ընթացքում լուծույթը խառնել։ Որպես տեղեկատու էլեկտրոդ, օգտագործվում են քլոր-արծաթ կամ կալոմելի էլեկտրոդներ: Ֆոնի վրա, կախված պայմաններից, տարբեր բևեռագրական ոչ ակտիվ էլեկտրոլիտներ են տվյալ պոտենցիալում (HN03, H2S04, NH4NO3 և այլն):

Նախ, X-ի և T-ի համար ստացվում են հոսանք-լարման կորեր (բևեռոգրամներ) նույն պայմաններում, որոնցում ենթադրվում է, որ պետք է իրականացվի ամպերաչափական տիտրումը: Այս կորերի դիտարկման հիման վրա ընտրվում է պոտենցիալ արժեքը, որի դեպքում հասնում է բևեռագրական ակտիվ X-ի կամ T-ի սահմանափակող հոսանքը: Ընտրված պոտենցիալ արժեքը պահպանվում է անփոփոխ ամբողջ տիտրման գործընթացում:

Տիտրանտի կոնցենտրացիան T, որն օգտագործվում է ամպերոմետրիկ տիտրման համար, պետք է լինի մոտավորապես 10 անգամ X կոնցենտրացիայից; այս դեպքում գործնականում անհրաժեշտ չէ տիտրման ընթացքում լուծույթի նոսրացման ուղղում մտցնել: Հակառակ դեպքում պահպանվում են բոլոր այն պայմանները, որոնք պահանջվում են բևեռոգրամներ ստանալու համար։ Ջերմաստիճանի վերահսկման պահանջները ավելի քիչ խիստ են, քան ուղղակի բևեռագրության դեպքում, քանի որ տիտրման ավարտը որոշվում է ոչ թե դիֆուզիոն հոսանքի բացարձակ արժեքով, այլ դրա արժեքի կտրուկ փոփոխությամբ:

X պարունակող վերլուծված լուծույթը ներմուծվում է բևեռագրական բջիջ, և տիտրող T-ն ավելացվում է փոքր չափաբաժիններով՝ ամեն անգամ չափելով ընթացիկ i-ը։ Հոսանքի i-ի արժեքը կախված է բևեռագրական ակտիվ նյութի կոնցենտրացիայից: Համարժեքության կետում i-ի արժեքը կտրուկ փոխվում է։

Ամպերաչափական տիտրման արդյունքների հիման վրա կառուցվում են տիտրման կորեր։ Ամպերաչափական տիտրման կորը հոսանքի մեծության փոփոխության գրաֆիկական ներկայացումն է / որպես ավելացված տիտրման V ծավալի ֆունկցիա: Տիտրման կորը կառուցված է կոորդինատների հոսանքի i - ավելացված տիտրման T ծավալի V-ում (կամ տիտրման աստիճանի):

Կախված X նյութի և T տիտրման բնույթից, ամպերոմետրիկ տիտրման կորերը կարող են լինել տարբեր տեսակի:

Բիամպերոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է լուծույթի եռանդուն խառնմամբ պոտենցիոմետրով ուղղակի հոսանքի աղբյուրից բաղկացած կայանքի վրա, որից կարգավորվող պոտենցիալ տարբերությունը (0,05-0,25 Վ) զգայուն միկրոամպաչափով սնվում է էլեկտրաքիմիական բջիջի էլեկտրոդներին: Նախքան տիտրումը, տիտրացված լուծույթը ներմուծվում է վերջինիս մեջ և տիտրողն ավելացվում է մաս-մաս, մինչև հոսանքը կտրուկ դադարի կամ հայտնվի, ինչպես դատվում է միկրոամպաչափի ընթերցմամբ:

Էլեկտրաքիմիական բջիջում օգտագործվող պլատինե էլեկտրոդները պարբերաբար մաքրվում են՝ դրանք 30 րոպե ընկղմելով եռացող խտացված ազոտական ​​թթվի մեջ, որը պարունակում է երկաթի քլորիդ հավելումներ, որից հետո էլեկտրոդները լվանալով ջրով:

Biamperometric titration - դեղագրքի մեթոդ; օգտագործվում է յոդոմետրիայում, նիտրիտոմետրիայում, ակվամետրիայում, տիտրում ոչ ջրային միջավայրերում:

ԳԼՈՒԽ 6. ԿՈՒԼՈՄԵՏՐԻԱԿԱՆ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ (ԿՈՒԼՈՄԵՏՐԻԱ)

1 Մեթոդի սկզբունքները

էլեկտրաքիմիական հաղորդունակություն տիտրման կուլոմետրիա

Կուլոմետրիկ վերլուծությունը (կուլոմետրիա) հիմնված է էլեկտրաքիմիական բջիջում էլեկտրոլիզի ժամանակ արձագանքած նյութի m զանգվածի և միայն այս նյութի էլեկտրոլիզի ընթացքում էլեկտրաքիմիական բջիջով անցած Q էլեկտրականության միջև կապի վրա: Համաձայն էլեկտրոլիզի համակցված օրենքի M Faraday, m զանգվածը (գրամներով) կապված է էլեկտրաէներգիայի քանակի հետ Q (կուլոններով) հարաբերությամբ (27)

որտեղ M-ը էլեկտրոլիզի ժամանակ արձագանքած նյութի մոլային զանգվածն է, գ/մոլ; n-ը էլեկտրոնների քանակն է, որոնք ներգրավված են էլեկտրոդների ռեակցիայի մեջ.

96487 C/mol - Faraday համարը.

Էլեկտրաէներգիայի քանակությունը Q (C-ով), որն անցել է էլեկտրաքիմիական բջիջով էլեկտրոլիզի ընթացքում, հավասար է i էլեկտրական հոսանքի արտադրյալին (A-ում) և էլեկտրոլիզի ժամանակին. τ ( գ-ում):

Եթե ​​չափվում է Q էլեկտրաէներգիայի քանակը, ապա ըստ (27)-ի կարելի է հաշվել զանգվածը m: Դա ճիշտ է այն դեպքում, երբ էլեկտրոլիզի ընթացքում էլեկտրաքիմիական բջիջով անցած Q էլեկտրաէներգիայի ամբողջ քանակը ծախսվել է միայն այս նյութի էլեկտրոլիզ; կողմնակի գործընթացները պետք է բացառվեն. Այլ կերպ ասած, ընթացիկ արտադրանքը (արդյունավետությունը) պետք է լինի 100%:

Քանի որ Մ.Ֆարադեյի էլեկտրոլիզի համակցված օրենքի համաձայն, էլեկտրոլիզի ընթացքում արձագանքած նյութի զանգվածը m (g) որոշելու համար անհրաժեշտ է չափել նյութի էլեկտրաքիմիական փոխակերպման վրա ծախսված Q էլեկտրաէներգիայի քանակը. Որոշվելով, կուլոններով մեթոդը կոչվում է կուլոմետրիա: Կուլոմետրիկ չափումների հիմնական խնդիրն է հնարավորինս ճշգրիտ որոշել Q էլեկտրաէներգիայի քանակը։

Կուլոմետրիկ անալիզն իրականացվում է կամ ամպերոստատիկ (գալվանոստատիկ) ռեժիմով, այսինքն. հաստատուն էլեկտրական հոսանքի ժամանակ i=const, կամ աշխատող էլեկտրոդի կառավարվող հաստատուն պոտենցիալում (պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիա), երբ էլեկտրական հոսանքը փոխվում է (նվազում) էլեկտրոլիզի ժամանակ։

Առաջին դեպքում Q էլեկտրաէներգիայի քանակը որոշելու համար բավական է հնարավորինս ճշգրիտ չափել էլեկտրոլիզի ժամանակը t (s), ուղղակի հոսանքը / (A) և հաշվարկել Q-ի արժեքը (10.28) բանաձևով:

Երկրորդ դեպքում Q-ի արժեքը որոշվում է կա՛մ հաշվարկով, կա՛մ քիմիական կուլոմետրերով։

Տարբերում են ուղղակի կուլոմետրիա և անուղղակի կուլոմետրիա (կուլոմետրիկ տիտրացիա)։

Մեթոդի էությունը. Ուղղակի կուլոմետրիան ուղղակի հոսանքի վրա հազվադեպ է օգտագործվում: Ավելի հաճախ, կուլոմետրիան օգտագործվում է աշխատանքային էլեկտրոդի վերահսկվող մշտական ​​պոտենցիալով կամ ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում:

Ուղղակի պոտենցիոստատիկ կուլոմետրիայում ուղղակիորեն որոշված ​​նյութը ենթարկվում է էլեկտրոլիզի։ Չափվում է այս նյութի էլեկտրոլիզի վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակը, և որոշվող նյութի զանգվածը m հաշվարկվում է հավասարման միջոցով:

Էլեկտրոլիզի գործընթացում աշխատող էլեկտրոդի պոտենցիալը պահպանվում է հաստատուն՝ E=const, որի համար սովորաբար օգտագործվում են սարքեր՝ պոտենցիոստատներ։ E պոտենցիալի հաստատուն արժեքը նախապես ընտրվում է հոսանք-լարման (բևեռացման) կորի հաշվի առնելով, որը գծագրված է հոսանքի i - պոտենցիալ E կոորդինատներում (ինչպես արվում է բևեռագրության մեջ), որը ստացվում է նույն պայմաններում, երբ էլեկտրոլիզը տեղի կունենա: իրականացվել է. Սովորաբար ընտրվում է պոտենցիալ E-ի արժեքը, որը համապատասխանում է որոշվող նյութի սահմանափակող հոսանքի տարածքին և փոքր-ինչ գերազանցում է դրա կիսաալիքային ներուժը E12-ը (-0,05-0,2 Վ-ով): Այս պոտենցիալ արժեքի դեպքում, ինչպես բևեռագրության դեպքում, աջակցող էլեկտրոլիտը չպետք է ենթարկվի էլեկտրոլիզի:

Քանի որ էլեկտրոլիզի գործընթացը շարունակվում է մշտական ​​պոտենցիալով, խցում էլեկտրական հոսանքը նվազում է, քանի որ էլեկտրոդի ռեակցիային մասնակցող էլեկտրաակտիվ նյութի կոնցենտրացիան նվազում է: Այս դեպքում էլեկտրական հոսանքը ժամանակի ընթացքում նվազում է, ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի, i0 սկզբնական արժեքից t = O ժամանակում մինչև i արժեքը t ժամանակում.

որտեղ k գործակիցը կախված է ռեակցիայի բնույթից, էլեկտրաքիմիական բջիջի երկրաչափությունից, աշխատանքային էլեկտրոդի մակերեսից, անալիտի դիֆուզիայի գործակիցից, լուծույթի խառնման արագությունից և դրա ծավալից։

Լուծույթով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակի որոշման մեթոդներ ուղղակի պոտեպցիոստատիկ կուլոմետրիայում: Q արժեքը կարող է որոշվել հաշվարկային մեթոդներով կամ օգտագործելով քիմիական կուլոմետր:

ա) Q-ի արժեքի հաշվարկը i-ի մ-ից կախվածության կորի տակ գտնվող տարածքից: Q-ն առանց նկատելի սխալի որոշելու համար մեթոդը պահանջում է էլեկտրոլիզի գործընթացի գրեթե ամբողջական ավարտ, այսինքն. երկար ժամանակ. Գործնականում, ինչպես նշվեց վերևում, տարածքը չափվում է m-ին համապատասխանող արժեքով

0,001i0 (0,1% i0-ից):

բ) Q-ի արժեքի հաշվարկը՝ հիմնված In /-ից m-ի կախվածության վրա: Համապատասխանաբար ունենք.

Q = 0∞i0e-k τ դ τ =i00∞e-k τ դ τ =i0k

Քանի որ

∞i0e-k τ դ τ = - k-1 e-k∞-e-k0= k-10-1=k-1

Ուղղակի կուլոմետրիայի կիրառում. Մեթոդն ունի բարձր ընտրողականություն, զգայունություն (մինչև 10~8-10~9 գ կամ մինչև ~10~5 մոլ/լ), վերարտադրելիություն (մինչև ~1-2%) և հնարավորություն է տալիս որոշել պարունակությունը. միկրոաղտոտումներ. Մեթոդի թերությունները ներառում են վերլուծության բարձր բարդությունը և տեւողությունը, թանկարժեք սարքավորումների անհրաժեշտությունը:

Ուղղակի կուլոմետրիան կարող է օգտագործվել՝ որոշելու համար - կաթոդիկ ռեդուկցիայի մեջ - մետաղական իոններ, օրգանական նիտրո և հալոգեն ածանցյալներ; անոդային օքսիդացման ժամանակ՝ քլորիդ-, բրոմիդ-, յոդիդ-, թիոցիանատ անիոններ, մետաղական իոններ ավելի ցածր օքսիդացման վիճակներում, երբ դրանք տեղափոխվում են ավելի բարձր օքսիդացման վիճակների, օրինակ՝ As (IH) -> As (V), Cr (II) - > Cr(III), Fe(II) -» Fe(III), T1(I) -> Tl(III) և այլն:

Դեղագործական վերլուծության մեջ ուղղակի կուլոմետրիան օգտագործվում է ասկորբին և պիկրիկ թթուների, նովոկաինի, օքսիկինոլինի և որոշ այլ դեպքերում որոշելու համար։

Ինչպես նշվեց վերևում, ուղղակի կուլոմետրիան բավականին աշխատատար և երկարատև է: Բացի այդ, որոշ դեպքերում կողմնակի գործընթացները սկսում են նկատելիորեն շարունակվել նույնիսկ հիմնական էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի ավարտից առաջ, ինչը նվազեցնում է ընթացիկ արդյունավետությունը և կարող է հանգեցնել վերլուծության զգալի սխալների: Ուստի հաճախ օգտագործվում է անուղղակի կուլոմետրիա՝ կուլոմետրիկ տիտրացիա։

3 Կուլոմետրիկ տիտրացիա

Մեթոդի էությունը. Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ անալիտ X-ը, որը լուծույթի մեջ է էլեկտրաքիմիական խցում, արձագանքում է «տիտրող» T-ի հետ՝ մի նյութ, որը շարունակաբար ձևավորվում (առաջանում է) գեներատորի էլեկտրոդի վրա լուծույթում առկա օժանդակ նյութի էլեկտրոլիզի ժամանակ։ . Տիտրման ավարտը այն պահն է, երբ ամբողջ անալիտ X-ն ամբողջությամբ արձագանքում է առաջացած «տիտրանտ» T-ին, կամ տեսողականորեն ամրագրվում է ցուցիչի մեթոդով, լուծման մեջ ներմուծելով համապատասխան ցուցիչ, որը փոխում է գույնը TE-ի մոտ, կամ օգտագործելով գործիքային մեթոդներ: - պոտենցիոմետրիկ, ամպերոմետրիկ, ֆոտոմետրիկ:

Այսպիսով, կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ տիտրիչը չի ավելացվում բյուրետից տիտրվող լուծույթին: Տիտրանտի դերը խաղում է T նյութը, որն անընդհատ առաջանում է գեներատորի էլեկտրոդի վրա էլեկտրոդի ռեակցիայի ժամանակ։ Ակնհայտ է, որ կա սովորական տիտրման անալոգիա, երբ տիտրիչը դրսից ներմուծվում է տիտրացված լուծույթի մեջ և, ավելացնելով, փոխազդում է անալիտի հետ, և T նյութի առաջացումը, որը ձևավորվելիս նույնպես արձագանքում է. անալիտի հետ: Ուստի դիտարկվող մեթոդը կոչվում էր «կուլոմետրիկ տիտրացիա»։

Կուլոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է ամպերոստատիկ (գալվանոստատիկ) կամ պոտենցիոստատիկ ռեժիմով։ Ամենից հաճախ կուլոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է ամպերոստատիկ ռեժիմով՝ պահպանելով մշտական ​​էլեկտրական հոսանքը էլեկտրոլիզի ողջ ընթացքում:

Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ ավելացված տիտրանի ծավալի փոխարեն չափվում են էլեկտրոլիզի ժամանակի t և i հոսանքը: Էլեկտրոլիզի ընթացքում կուլոմետրիկ բջիջում T նյութի առաջացման գործընթացը կոչվում է տիտրանտի առաջացում։

Կուլոմետրիկ տիտրացիա ուղղակի հոսանքի ժամանակ: Ամպերոստատիկ ռեժիմում կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ (ուղիղ հոսանքի դեպքում) չափվում է t ժամանակը, որի ընթացքում կատարվել է էլեկտրոլիզ, և էլեկտրոլիզի ժամանակ սպառված Q էլեկտրաէներգիայի քանակը հաշվարկվում է բանաձևով, որից հետո անալիտի զանգվածը հայտնաբերվում է ըստ բանաձևի. հարաբերակցությունը։

Այսպիսով, օրինակ, HC1 աղաթթվի լուծույթի ստանդարտացումը կուլոմետրիկ տիտրման միջոցով իրականացվում է HC1 պարունակող ստանդարտացված լուծույթի H30+ ջրածնի իոնների տիտրման միջոցով OH- հիդրօքսիդի իոններով, որոնք առաջացել են պլատինի կաթոդի վրա ջրի էլեկտրոլիզի ժամանակ.

H20 + 2e = 20H- + H2

Ստացված տիտրանը՝ հիդրօքսիդի իոնները, լուծույթում արձագանքում է H30+ իոններին.

H30+ + OH- = 2H20

Տիտրումը կատարվում է ֆենոլֆթալեինի ցուցիչի առկայության դեպքում և դադարեցվում է, երբ հայտնվում է լուծույթի բաց վարդագույն գույնը։ Իմանալով ուղղակի հոսանքի արժեքը i (ամպերով) և t ժամանակը (վայրկյաններով) ծախսված տիտրման վրա, հաշվարկեք էլեկտրաէներգիայի քանակությունը Q (կուլոններով) օգտագործելով (28) բանաձևը և օգտագործելով (27) բանաձևը՝ զանգվածը (գրամներով): ) արձագանքած HC1-ից, որը պարունակվում է կուլոմետրիկ բջիջին (գեներատոր անոթ) ավելացված ստանդարտացված HCl լուծույթի մասնաբաժինը:

Կուլոմետրիկ տիտրման պայմանները. Վերոնշյալից հետևում է, որ կուլոմետրիկ տիտրման անցկացման պայմանները պետք է ապահովեն 100% ընթացիկ արդյունավետություն: Դա անելու համար առնվազն պետք է պահպանվեն հետևյալ պահանջները.

ա) Օժանդակ ռեագենտը, որից տիտրը առաջանում է աշխատանքային էլեկտրոդի վրա, պետք է առկա լինի լուծույթում անալիտի նկատմամբ մեծ ավելցուկով (~ 1000 անգամ ավելցուկ): Այս պայմաններում սովորաբար վերացվում են կողմնակի էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները, որոնցից հիմնականը օժանդակ էլեկտրոլիտի օքսիդացումն է կամ կրճատումը, օրինակ՝ ջրածնի իոնները.

H+ + 2e = H2

բ) Էլեկտրոլիզի ժամանակ ուղղակի հոսանքի i=const արժեքը պետք է փոքր լինի օժանդակ ռեագենտի դիֆուզիոն հոսանքի արժեքից՝ ֆոնային էլեկտրոլիտի իոնների մասնակցությամբ ռեակցիայից խուսափելու համար։

գ) Անհրաժեշտ է հնարավորինս ճշգրիտ որոշել էլեկտրոլիզի ընթացքում սպառված էլեկտրաէներգիայի քանակը, որի համար անհրաժեշտ է ճշգրիտ արձանագրել հետհաշվարկի սկիզբը և ավարտը և էլեկտրոլիզի հոսանքի մեծությունը.

Կուլոմետրիկ տիտրացիա մշտական ​​պոտենցիալով:

Պոտենցիոստատիկ ռեժիմը կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ օգտագործվում է ավելի հազվադեպ:

Կուլոմետրիկ տիտրումը պոտենցիոստատիկ ռեժիմում իրականացվում է մշտական ​​պոտենցիալ արժեքով, որը համապատասխանում է նյութի արտանետման ներուժին աշխատանքային էլեկտրոդում, օրինակ, մետաղական կատիոնների կաթոդիկ կրճատման ժամանակ M"* պլատինե աշխատանքային էլեկտրոդի վրա: Քանի որ ռեակցիան ընթանում է. պոտենցիալը մնում է անփոփոխ մինչև բոլոր մետաղների կատիոնների արձագանքը, որից հետո այն կտրուկ նվազում է, քանի որ լուծույթում այլևս չկան պոտենցիալ որոշող մետաղական կատիոններ։

Կուլոմետրիկ տիտրման կիրառում. Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ կարող են օգտագործվել տիտրաչափական անալիզի բոլոր տեսակի ռեակցիաները՝ թթու-բազային, ռեդոքս, տեղումներ, բարդ առաջացման ռեակցիաներ։

Այսպիսով, թթուների փոքր քանակությունը կարող է որոշվել կուլոմետրիկ թթու-բազային տիտրմամբ էլեկտրագեներացված OH- իոններով, որոնք ձևավորվել են կաթոդի վրա ջրի էլեկտրոլիզի ժամանակ.

H20 + 2e = 20N «+ H2

Հիմքերը կարող են նաև տիտրվել ջրի էլեկտրոլիզի ժամանակ անոդում առաջացած H+ ջրածնի իոններով.

H20-4e = 4H+ + 02

Redox bromometric coulometric տիտրմամբ կարելի է որոշել մկնդեղը (III), անտիմոնը (III), յոդիդները, հիդրազինը, ֆենոլները և այլ օրգանական նյութեր։ Անոդում էլեկտրագեներացված բրոմը հանդես է գալիս որպես տիտր.

VG -2e = Vg2

Տեղումների կուլոմետրիկ տիտրումը կարող է որոշել հալոգենիկ իոնները և ծծումբ պարունակող օրգանական միացությունները՝ էլեկտրագեներացված արծաթի կատիոնների՝ Ag+, ցինկի կատիոնների՝ Zn2+ էլեկտրագեներացված ֆերոցիանիդի իոնների միջոցով և այլն։ Մետաղական կատիոնների կոմպլեքսաչափական կուլոմետրիկ տիտրումը կարող է իրականացվել սնդիկի(II) կոմպլեքսոնատ կաթոդի վրա արտադրված EDTA անիոններով:

Կուլոմետրիկ տիտրումը ունի բարձր ճշգրտություն, քանակական վերլուծության մեջ կիրառությունների լայն շրջանակ, թույլ է տալիս որոշել փոքր քանակությամբ նյութեր, ցածր դիմացկուն միացություններ (քանի որ դրանք արձագանքում են դրանց ձևավորումից անմիջապես հետո), օրինակ՝ պղինձ (1), արծաթ (H) , անագ (P), տիտան (III), մանգան (III), քլոր, բրոմ և այլն։

Մեթոդի առավելությունները ներառում են նաև այն փաստը, որ տիտրանի պատրաստում, ստանդարտացում և պահպանում չի պահանջվում, քանի որ այն անընդհատ ձևավորվում է էլեկտրոլիզի ընթացքում և անմիջապես սպառվում է անալիտի հետ ռեակցիայի մեջ:

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդների կամ միջէլեկտրոդային տարածության վրա տեղի ունեցող գործընթացների վրա: Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները անալիզի ամենահին ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներից են (ոմանք նկարագրվել են 19-րդ դարի վերջին): Նրանց առավելությունը բարձր ճշգրտությունն է և համեմատական ​​պարզությունը ինչպես սարքավորումների, այնպես էլ վերլուծության տեխնիկայի: Բարձր ճշգրտությունը որոշվում է շատ ճշգրիտ օրենքներով, որոնք օգտագործվում են վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդներում, օրինակ՝ Ֆարադեյի օրենքը։ Մեծ հարմարավետությունն այն է, որ նրանք օգտագործում են էլեկտրական ազդեցություններ, և որ այդ ազդեցության (արձագանքման) արդյունքը ստացվում է էլեկտրական ազդանշանի տեսքով։

Սա ապահովում է հաշվման բարձր արագություն և ճշգրտություն, բացում է ավտոմատացման լայն հնարավորություններ։ Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդներն առանձնանում են լավ զգայունությամբ և ընտրողականությամբ, որոշ դեպքերում դրանք կարող են վերագրվել միկրովերլուծությանը, քանի որ երբեմն վերլուծության համար բավարար է 1 մլ-ից պակաս լուծույթ: Նրանց գործիքը էլեկտրաքիմիական բջիջ է, որը էլեկտրոլիտային լուծույթով անոթ է, որի մեջ ընկղմված է առնվազն երկու էլեկտրոդ։ Կախված լուծվող խնդրից՝ անոթի ձևն ու նյութը, էլեկտրոդների քանակն ու բնույթը, լուծումը, վերլուծության պայմանները (կիրառական լարումը (հոսանք) և գրանցված անալիտիկ ազդանշանը, ջերմաստիճանը, խառնումը, իներտ գազի մաքրումը և այլն) կարող են լինել։ տարբեր. Որոշվող նյութը կարող է ներառվել ինչպես բջիջը լցնող էլեկտրոլիտի, այնպես էլ էլեկտրոդներից մեկի բաղադրության մեջ։

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները կարևոր դեր են խաղում ժամանակակից աշխարհում։ Մեր օրերում հատկապես կարևոր է շրջակա միջավայրի նկատմամբ հոգատարությունը։ Օգտագործելով այս մեթոդները, հնարավոր է որոշել հսկայական քանակությամբ տարբեր օրգանական և անօրգանական նյութերի պարունակությունը։ Այժմ դրանք ավելի արդյունավետ են վտանգավոր նյութերի հայտնաբերման համար։

1. Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ

2. Պոտենցիոմետրիա Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա

3. Կոնդուկտոմետրիա. Կոնդուկտոմետրիկ տիտրացիա

4.Կուլոմետրիա. Կուլոմետրիկ տիտրացիա

5. Օգտագործված գրականության ցանկ

Էլեկտրաքիմիական վերլուծության մեթոդներ

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում

Էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են փորձարկման լուծույթում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական երևույթների էլեկտրական պարամետրերի չափման վրա։ Նման չափումն իրականացվում է էլեկտրաքիմիական բջիջի միջոցով, որը հետազոտված լուծույթով անոթ է, որի մեջ տեղադրվում են էլեկտրոդներ։ Էլեկտրաքիմիական պրոցեսները լուծույթում ուղեկցվում են էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերության տեսքով կամ փոփոխությամբ կամ լուծույթով անցնող հոսանքի մեծության փոփոխությամբ։

Էլեկտրաքիմիական մեթոդները դասակարգվում են՝ կախված վերլուծության ընթացքում չափված երևույթների տեսակից: Ընդհանուր առմամբ, գոյություն ունեն էլեկտրաքիմիական մեթոդների երկու խումբ.

1. Մեթոդներ՝ առանց կողմնակի պոտենցիալի վրա դնելու՝ հիմնված պոտենցիալ տարբերությունը չափելու վրա, որը տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական բջիջում, որը բաղկացած է էլեկտրոդից և փորձարկման լուծույթով անոթից: Մեթոդների այս խումբը կոչվում է պոտենցիոմետրիկ.Պոտենցիոմետրիկ մեթոդներում օգտագործվում է էլեկտրոդների հավասարակշռության ներուժի կախվածությունը էլեկտրոդների վրա էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված իոնների կոնցենտրացիայից։

2. Կողմնակի ներուժի կիրառման մեթոդներ, որոնք հիմնված են. ա) լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա. հաղորդունակություն; բ) լուծույթով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակը. կուլոմետրիա; գ) հոսանքի կախվածությունը կիրառվող ներուժից. վոլտամետրիա; դ) էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի անցման համար պահանջվող ժամանակը. քրոնոէլեկտրաքիմիական մեթոդներ(քրոնովոլտամետրիա, քրոնոհաղորդչաչափություն): Այս խմբի մեթոդներում էլեկտրաքիմիական բջիջի էլեկտրոդների վրա կիրառվում է կողմնակի ներուժ:

Էլեկտրաքիմիական անալիզի գործիքների հիմնական տարրը էլեկտրաքիմիական բջիջն է: Մեթոդներում՝ առանց կողմնակի ներուժի պարտադրման, դա գալվանական բջիջ, որում քիմիական ռեդոքս ռեակցիաների առաջացման պատճառով առաջանում է էլեկտրական հոսանք։ Գալվանական բջիջի տիպի խցում երկու էլեկտրոդներ շփվում են վերլուծված լուծույթի հետ՝ ցուցիչ էլեկտրոդ, որի ներուժը կախված է նյութի կոնցենտրացիայից, և հաստատուն պոտենցիալով էլեկտրոդ՝ հղումային էլեկտրոդ, հարաբերական։ որին չափվում է ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժը: Պոտենցիալ տարբերությունը չափվում է հատուկ սարքերով՝ պոտենցիոմետրերով։

Գերադրված կողմնակի ներուժ ունեցող մեթոդներում, էլեկտրաքիմիական բջիջ, այսպես կոչված, քանի որ էլեկտրոլիզը տեղի է ունենում բջջի էլեկտրոդների վրա կիրառական ներուժի ազդեցության տակ՝ նյութի օքսիդացում կամ վերականգնում։ Կոնդուկտոմետրիկ վերլուծությունը օգտագործում է հաղորդիչ բջիջ, որտեղ չափվում է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը: Ըստ կիրառման եղանակի՝ էլեկտրաքիմիական մեթոդները կարելի է դասակարգել ուղղակի մեթոդների, որոնցում նյութերի կոնցենտրացիան չափվում է սարքի ցուցումով, և էլեկտրաքիմիական տիտրում, որտեղ համարժեքության կետի նշումը ամրագրվում է էլեկտրաքիմիական չափումների միջոցով։ Համաձայն այս դասակարգման՝ առանձնանում են պոտենցիոմետրիա և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա, դիրիժորաչափություն և հաղորդիչ տիտրացիա և այլն։

Էլեկտրաքիմիական որոշման գործիքները, բացի էլեկտրաքիմիական բջիջից, խառնիչից, բեռի դիմադրությունից, ներառում են պոտենցիալների տարբերությունը, հոսանքը, լուծույթի դիմադրությունը և էլեկտրաէներգիայի քանակությունը չափող սարքեր: Այս չափումները կարող են իրականացվել ցուցիչ գործիքներով (վոլտմետր կամ միկրոամպաչափ), օսցիլոսկոպներ, ավտոմատ ձայնագրող պոտենցիոմետրեր: Եթե ​​բջիջից եկող էլեկտրական ազդանշանը շատ թույլ է, ապա այն ուժեղացվում է ռադիոուժեղացուցիչների օգնությամբ։ Գերադրված կողմնակի պոտենցիալով մեթոդների սարքերում կարևոր տեղ են զբաղեցնում բջիջը կայունացված ուղղակի կամ փոփոխական հոսանքի համապատասխան ներուժով (կախված մեթոդի տեսակից) սնուցող սարքերը։ Էլեկտրաքիմիական վերլուծության գործիքների էլեկտրամատակարարման միավորը սովորաբար ներառում է ուղղիչ և լարման կայունացուցիչ, որն ապահովում է գործիքի կայունությունը:

Պոտենցիոմետրիա

Պոտենցիոմետրիան հիմնված է էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության չափման վրա, որոնք առաջանում են որոշվող նյութով լուծույթի մեջ ընկղմված տարբեր էլեկտրոդների միջև: Էլեկտրոդների վրա էլեկտրական պոտենցիալ է առաջանում, երբ դրանց միջով անցնում է օքսիդացում-վերականգնման (էլեկտրաքիմիական) ռեակցիա։ Օքսիդացնող նյութի և վերականգնող նյութի միջև տեղի են ունենում ռեդոքս ռեակցիաներ՝ առաջացնելով ռեդոքս զույգեր, որոնց պոտենցիալ E-ը որոշվում է Nernst հավասարմամբ՝ [ox] և [rec] զույգերի բաղադրիչների կոնցենտրացիաներով.

Պոտենցիոմետրիկ չափումները կատարվում են լուծույթի մեջ իջեցնելով երկու էլեկտրոդներ՝ ցուցիչ էլեկտրոդ, որն արձագանքում է որոշվող իոնների կոնցենտրացիային, և ստանդարտ կամ տեղեկատու էլեկտրոդ, որի նկատմամբ չափվում է ցուցիչի ներուժը: Օգտագործվում են մի քանի տեսակի ցուցիչներ և ստանդարտ էլեկտրոդներ:

Առաջին տեսակի էլեկտրոդներշրջելի են մետաղի իոնների նկատմամբ, որոնցից բաղկացած է էլեկտրոդը։ Երբ նման էլեկտրոդն իջեցնում են մետաղական կատիոններ պարունակող լուծույթի մեջ, ձևավորվում է էլեկտրոդների զույգ

/Մ .

Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներզգայուն են անիոնների նկատմամբ և ներկայացնում են մետաղական M, որը պատված է իր անլուծելի աղի MA շերտով անիոնով

որի նկատմամբ էլեկտրոդը զգայուն է: Երբ նման էլեկտրոդը շփվում է նշված անիոն պարունակող լուծույթի հետ, առաջանում է պոտենցիալ E, որի արժեքը կախված է աղի լուծելիության արտադրանքից և անիոնի կոնցենտրացիայից լուծույթում։

Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներն են արծաթի քլորիդը և կալոմելը:Հագեցած արծաթի քլորիդի և կալոմելի էլեկտրոդները պահպանում են մշտական ​​պոտենցիալ և օգտագործվում են որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ, որոնց նկատմամբ չափվում է ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը։

Իներտ էլեկտրոդներ- դժվար օքսիդացող մետաղներից՝ պլատին, ոսկի, պալադիում, պատրաստված թիթեղ կամ մետաղալար։ Դրանք օգտագործվում են E-ն չափելու համար ռեդոքս զույգ պարունակող լուծույթներում (օրինակ.

/).

Մեմբրանային էլեկտրոդներտարբեր տեսակներ ունեն թաղանթ, որի վրա առաջանում է թաղանթային պոտենցիալը E-ի արժեքը կախված է մեմբրանի տարբեր կողմերում նույն իոնի կոնցենտրացիաների տարբերությունից։ Ամենապարզ և լայնորեն օգտագործվող թաղանթային էլեկտրոդը ապակե էլեկտրոդն է:

Անլուծելի աղերը, ինչպիսիք են AgBr, AgCl, AgI և այլն խառնելը որոշ պլաստմասսաների հետ (ռետինե, պոլիէթիլեն, պոլիստիրոլ) հանգեցրել է ստեղծմանը. իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդներվրա

, , ընտրովիորեն կլանելով այս իոնները լուծույթից՝ պայմանավորված Պանետ-Ֆաջանս-Հան կանոնով։ Քանի որ էլեկտրոդից դուրս որոշվող իոնների կոնցենտրացիան տարբերվում է էլեկտրոդի ներսում, մեմբրանի մակերեսների վրա հավասարակշռությունը տարբերվում է, ինչը հանգեցնում է թաղանթային ներուժի առաջացմանը:

Պոտենցիոմետրիկ որոշումներ իրականացնելու համար ցուցիչի հղման էլեկտրոդից հավաքվում է էլեկտրաքիմիական բջիջ, որն իջեցվում է վերլուծված լուծույթի մեջ և միացված է պոտենցիոմետրին: Պոտենցիոմետրիայում օգտագործվող էլեկտրոդներն ունեն մեծ ներքին դիմադրություն (500-1000 MΩ), ուստի կան պոտենցիոմետրերի տեսակներ, որոնք բարդ էլեկտրոնային բարձր դիմադրողական վոլտմետրեր են։ Էլեկտրոդային համակարգի EMF-ը պոտենցիոմետրերով չափելու համար օգտագործվում է փոխհատուցման սխեման՝ բջջային շղթայում հոսանքը նվազեցնելու համար:

Ամենից հաճախ պոտենցիոմետրերն օգտագործվում են pH-ի ուղղակի չափումների, այլ իոնների pNa, pK, pNH4, pCl և mV կոնցենտրացիաների համար: Չափումները կատարվում են համապատասխան իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների միջոցով:

pH-ի չափման համար օգտագործվում են ապակե էլեկտրոդ և արծաթի քլորիդ հղման էլեկտրոդ: Վերլուծություններ կատարելուց առաջ անհրաժեշտ է ստուգել pH հաշվիչների չափաբերումը` օգտագործելով ստանդարտ բուֆերային լուծույթներ, որոնց ամրագրման ալիքները կիրառվում են սարքի վրա:

pH մետրերը, ի լրումն pH, pNa, pK, pNH4, pCl և այլ ուղղակի որոշումներից, թույլ են տալիս որոշել իոնի պոտենցիոմետրիկ տիտրումը:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա

Պոտենցիոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է այն դեպքերում, երբ քիմիական ցուցիչները չեն կարող օգտագործվել կամ համապատասխան ցուցանիշի բացակայության դեպքում:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ որպես ցուցիչ օգտագործվում են պոտենցիոմետրային էլեկտրոդները, որոնք թաթախված են տիտրացված լուծույթի մեջ։ Այս դեպքում օգտագործվում են տիտրվող իոնների նկատմամբ զգայուն էլեկտրոդներ։ Տիտրման գործընթացում փոխվում է իոնների կոնցենտրացիան, որը գրանցվում է պոտենցիոմետրի չափիչ զոնդի սանդղակի վրա։ Պոտենցիոմետրի ընթերցումները գրանցելով pH կամ mV միավորներով, նրանք կառուցում են իրենց կախվածության գրաֆիկը տիտրման ծավալից (տիտրման կորը), որոշում են համարժեքության կետը և տիտրման համար օգտագործվող տիտրման ծավալը: Ստացված տվյալների հիման վրա կառուցվում է պոտենցիոմետրիկ տիտրման կոր:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորը տիտրաչափական վերլուծության մեջ տիտրման կորի նման ձև ունի: Համարժեքության կետը որոշվում է տիտրման կորից, որը գտնվում է տիտրման ցատկի մեջտեղում։ Դա անելու համար շոշափեք տիտրման կորի հատվածներին և որոշեք համարժեքության կետը տիտրման ցատկի շոշափողի մեջտեղում: ∆рН/∆V-ի փոփոխությունը ամենամեծ արժեքն է ստանում համարժեք կետում։

Ռյազանի պետական ​​տեխնոլոգիական քոլեջ

Դասընթացի աշխատանք
կարգապահությամբ
« Տեխնիկական չափումներ և դրանց չափագիտական ​​աջակցություն»
Դասընթացի աշխատանքի թեման՝ «Նյութերի բաղադրության ուսումնասիրության էլեկտրաքիմիական մեթոդներ»

կատարեց՝
№158 խմբի ուսանող
Խարլամովա Անաստասիա Իգորևնա

ստուգվում:
դասընթացի ղեկավար
Չեկուրովա Նատալյա Վլադիմիրովնա

Ռյազան 2011թ
ԲՈՎԱՆԴԱԿՈՒԹՅՈՒՆ

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ 2

ՏԵՍԱԿԱՆ ՄԱՍ 3

1.1 Անալիզի ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների ընդհանուր բնութագրերը 3

1.2 Էլեկտրաքիմիական մեթոդների բնութագրում 4

1.3 Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում 5

2 ՓՈՐՁԱՌՆԱԿԱՆ ԵՎ ԳՈՐԾՆԱԿԱՆ ՄԱՍ 15

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ 21
ՀՂՈՒՄՆԵՐ 22

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ
Մարդկանց արտադրության և սոցիալական կյանքի ժամանակակից ճյուղերը իրենց հատուկ խնդիրներն են դնում արտադրանքի որակի վերահսկման ֆիզիկական և քիմիական վերլուծության մեթոդների համար: Անալիզի հիմնական ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներից են անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները։
Այս մեթոդները կարող են արագ և բավականին ճշգրիտ որոշել արտադրանքի որակի շատ ցուցանիշներ:
Նյութի բաղադրության վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները լայնորեն կիրառվում են տարբեր ոլորտներում։ Նրանք թույլ են տալիս ավտոմատացնել արտադրանքի որակի արդյունքների ստացումը և շտկել խախտումները՝ առանց արտադրությունը դադարեցնելու: Սննդի արդյունաբերության մեջ այս մեթոդները որոշում են արտադրանքի թթու-բազային հավասարակշռությունը, վնասակար և թունավոր նյութերի առկայությունը և այլ ցուցանիշներ, որոնք ազդում են ոչ միայն որակի, այլև սննդի անվտանգության վրա:
Էլեկտրաքիմիական անալիզի համար նախատեսված սարքավորումները համեմատաբար էժան են, մատչելի և հեշտ օգտագործման համար: Հետեւաբար, այս մեթոդները լայնորեն կիրառվում են ոչ միայն մասնագիտացված լաբորատորիաներում, այլեւ բազմաթիվ ոլորտներում:
Այս առումով այս կուրսային աշխատանքի նպատակն է ուսումնասիրել նյութի բաղադրության ուսումնասիրման էլեկտրաքիմիական մեթոդները:
Այս նպատակին հասնելու համար ձևակերպվել են հետևյալ խնդիրները.
- հաշվի առնել վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները, դրանց դասակարգումը և նշանակությունը արտադրանքի որակի վերահսկման համակարգում.
- Ուսումնասիրել պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդը;
- Որոշեք ջեմի թթվայնությունը.

ՏԵՍԱԿԱՆ ՄԱՍ

1.1 Անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդների ընդհանուր բնութագրերը

Արտադրված և վաճառվող արտադրանքի նյութերի և նյութերի հատկությունները ուսումնասիրվում են ժամանակակից անալիտիկ քիմիայի մեթոդներով, որոնք ուղղված են արտադրանքի որակի կառավարման խնդիրների լուծմանը:
Անալիտիկ քիմիայի հիմնական աշխատանքային գործիքները անալիզի ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներն են։ Դրանք հիմնված են անալիտիկ ազդանշանների գրանցման վրա, որոնց տեսքը կախված է նյութի ֆիզիկաքիմիական հատկություններից, նրա բնույթից և պարունակությունից վերլուծված արտադրանքում։
Մարդկանց արտադրության և սոցիալական կյանքի ժամանակակից ճյուղերը իրենց հատուկ խնդիրներն են դնում արտադրանքի որակի վերահսկման ֆիզիկական և քիմիական վերլուծության մեթոդների համար:
Քանակական վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդներում առանձնանում են 3 խումբ.
Գծապատկեր 1 - Քանակական վերլուծության ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների դասակարգում
1) Օպտիկական մեթոդները հիմնված են նյութի հետ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման փոխազդեցության վրա. Դրանք ներառում են՝ բևեռաչափություն, սպեկտրոմետրիա, ռեֆրակտոմետրիա, ֆոտոկոլոմետրիա և այլն։
2) Էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդի մակերեսին կամ մոտ էլեկտրոդային տարածությունում տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրությանը: Մեթոդների այս խումբն ընդգրկում է՝ հաղորդունակություն, վոլտամետրիա, պոտենցիոմետրիա և այլն։
3) Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդները հիմնված են մի քանի նյութերից մեկի բաշխման վրա երկու, ինչպես ասում են, փուլերի միջև (օրինակ՝ պինդ և գազային, երկու հեղուկների միջև և այլն), իսկ փուլերից մեկն անընդհատ շարժվում է. այսինքն շարժական է։ Գոյություն ունեն սննդամթերքի որակի գնահատման գազահեղուկ, հեղուկ և իոնային մեթոդներ։
Անալիզի քրոմատոգրաֆիկ և էլեկտրաքիմիական մեթոդները լայնորեն կիրառվում են արտադրանքի որակի վերահսկման գործում։

1.2Էլեկտրաքիմիական մեթոդների բնութագրում
Էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են փորձարկման լուծույթում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական երևույթների էլեկտրական պարամետրերի չափման վրա։ Էլեկտրաքիմիական մեթոդները դասակարգվում են՝ կախված վերլուծության ընթացքում չափված երևույթների տեսակից: Ընդհանուր առմամբ, առանձնանում են էլեկտրաքիմիական մեթոդների երկու խումբ (Նկար 2).

Նկար 2 - վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում, կախված վերլուծության ընթացքում չափված երևույթների տեսակից
Մեթոդներ՝ առանց կողմնակի պոտենցիալի վրա դնելու՝ հիմնված պոտենցիալ տարբերությունը չափելու վրա, որը տեղի է ունենում էլեկտրաքիմիական բջիջում, որը բաղկացած է էլեկտրոդից և փորձարկման լուծույթով անոթից: Մեթոդների այս խումբը կոչվում է պոտենցիոմետրիկ: Պոտենցիոմետրիկ մեթոդներում օգտագործվում է էլեկտրոդների հավասարակշռության ներուժի կախվածությունը էլեկտրոդների վրա էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի մեջ ներգրավված իոնների կոնցենտրացիայից։
Պարտադրված կողմնակի պոտենցիալ մեթոդներ՝ հիմնված չափումների վրա.
ա) լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը՝ հաղորդունակություն.
բ) լուծույթով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակը՝ կուլոմետրիա.
գ) հոսանքի մեծության կախվածությունը կիրառվող ներուժից` վոլտ-ամպերոմետրիա.
դ) էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի անցման համար պահանջվող ժամանակը` քրոնոէլեկտրաքիմիական մեթոդներ (քրոնովոլտամետրիա, քրոնոհաղորդչաչափություն): Այս խմբի մեթոդներում էլեկտրաքիմիական բջիջի էլեկտրոդների վրա կիրառվում է կողմնակի ներուժ:
Էլեկտրաքիմիական անալիզի գործիքների հիմնական տարրը էլեկտրաքիմիական բջիջն է: Առանց կողմնակի ներուժի կիրառման մեթոդներում դա գալվանական բջիջ է, որում առաջանում է էլեկտրական հոսանք քիմիական ռեդոքս ռեակցիաների առաջացման պատճառով: Գալվանական բջիջի տիպի խցում երկու էլեկտրոդներ շփվում են վերլուծված լուծույթի հետ՝ ցուցիչ էլեկտրոդ, որի ներուժը կախված է նյութի կոնցենտրացիայից, և հաստատուն պոտենցիալով էլեկտրոդ՝ հղումային էլեկտրոդ, հարաբերական։ որին չափվում է ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժը: Պոտենցիալ տարբերության չափումն իրականացվում է հատուկ սարքերով՝ պոտենցիոմետրերով։

1.3 Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում

Քիմիական նյութերի որակական և քանակական վերլուծության համար մշակվել են տարբեր էլեկտրաքիմիական մեթոդներ։ Կախված վերլուծության հիմքում ընկած գործընթացներից, օգտագործվող գործիքներից և չափված արժեքներից: Էլեկտրաքիմիական անալիզի 5 հիմնական տեսակ կա, դրանք ներկայացված են Նկար 3-ում:

Նկար 3-Հիմնական էլեկտրաքիմիական վերլուծության մեթոդներ
Որոշ էլեկտրաքիմիական մեթոդներ բաժանվում են վերլուծության երկու տեսակի՝ ուղղակի և անուղղակի (Նկար 4):

Նկար 4- Էլեկտրաքիմիական վերլուծության տեսակները

հաղորդիչ մեթոդ.

Կոնդուկտոմետրիկ մեթոդ - մեթոդ, որը հիմնված է վերլուծված լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա
Հաղորդավարական մեթոդում առանձնանում են ուղղակի վերլուծության երկու տեսակ՝ հաղորդունակություն և անուղղակի՝ հաղորդչաչափական տիտրացիա (Նկար 4):

Նկար 5 - Կոնդիրոմետրիկ վերլուծության մեթոդներ.

Կոնդուկտոմետրիան հիմնված է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա։ Վերլուծությունն իրականացվում է հաղորդիչ սարքերի միջոցով, որոնք չափում են լուծույթների դիմադրությունը: R դիմադրության արժեքը որոշում է L լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը, որը մեծությամբ հակառակ է դրան։
Ուղղակի հաղորդունակությունը օգտագործվում է չափաբերման կորից լուծույթի կոնցենտրացիան որոշելու համար: Կալիբրացիոն գրաֆիկ կազմելու համար չափվում է հայտնի կոնցենտրացիայով մի շարք լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը և կառուցվում է կոնցենտրացիայից էլեկտրական հաղորդունակության կախվածության տրամաչափման գրաֆիկ։ Այնուհետև չափվում է վերլուծված լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը և որոշվում է դրա կոնցենտրացիան գրաֆիկից:
Առավել հաճախ օգտագործվում են կոնդուկտոմետրիկ տիտրումները: Միաժամանակ վերլուծված լուծույթը էլեկտրոդներով տեղադրվում է խցում, խցիկը տեղադրվում է մագնիսական հարիչի վրա և տիտրվում համապատասխան տիտրով։ Տիտրանտը ավելացվում է հավասար չափաբաժիններով։ Տիտրիչի յուրաքանչյուր մասը ավելացնելուց հետո չափվում է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը և գծագրվում է գծապատկեր էլեկտրական հաղորդունակության և տիտրողի ծավալի միջև: Երբ տիտրան ավելացվում է, լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը փոխվում է, այսինքն. կա տիտրման կորի շեղում: Լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը կախված է իոնների շարժունակությունից՝ որքան մեծ է իոնների շարժունակությունը, այնքան մեծ է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը։
Կոնդուկտոմետրիկ տիտրումը մի քանի առավելություն ունի. Այն կարող է իրականացվել պղտոր և գունավոր միջավայրերում՝ քիմիական ցուցիչների բացակայության դեպքում։ Մեթոդը շատ զգայուն է և թույլ է տալիս վերլուծել նյութերի նոսր լուծույթները (մինչև մոլ/դմ): Կոնդուկտոմետրիկ տիտրումը վերլուծում է նյութերի խառնուրդները, քանի որ Տարբեր իոնների շարժունակության տարբերությունները նշանակալի են, և դրանք կարող են տարբեր կերպով տիտրվել միմյանց ներկայությամբ:

Անալիզի պոտենցիոմետրիկ մեթոդ

Պոտենցիոմետրիկ մեթոդը որակական և քանակական վերլուծության մեթոդ է, որը հիմնված է փորձարկման լուծույթի և դրա մեջ ընկղմված էլեկտրոդի միջև առաջացող պոտենցիալների չափման վրա:

Ուղղակի վերլուծությունն այստեղ պոտենցիոմետրիա է, իսկ անուղղակի վերլուծությունը՝ պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա: (Նկար 5):
Նկար 6 - պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդներ

Պոտենցիոմետրիան հիմնված է էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության չափման վրա, որոնք առաջանում են որոշվող նյութով լուծույթի մեջ ընկղմված տարբեր էլեկտրոդների միջև: Էլեկտրոդների մոտ էլեկտրական պոտենցիալ է առաջանում, երբ դրանց միջով անցնում է ռեդոքս (էլեկտրաքիմիական) ռեակցիա։ Օքսիդացնող նյութի և վերականգնող նյութի միջև տեղի են ունենում ռեդոքս ռեակցիաներ՝ առաջացնելով ռեդոքս զույգեր, որոնց պոտենցիալ E-ը որոշվում է Ներնստի հավասարմամբ՝ զույգերի բաղադրիչների կոնցենտրացիաներով։
Պոտենցիոմետրիկ չափումները կատարվում են լուծույթի մեջ իջեցնելով երկու էլեկտրոդներ՝ ցուցիչ էլեկտրոդ, որն արձագանքում է որոշվող իոնների կոնցենտրացիային, և հղման էլեկտրոդ, որի նկատմամբ չափվում է ցուցիչի ներուժը: Օգտագործվում են մի քանի տեսակի ցուցիչ էլեկտրոդներ և տեղեկատու էլեկտրոդներ:
Առաջին տեսակի էլեկտրոդները շրջելի են մետաղական իոնների նկատմամբ, որոնցից բաղկացած է էլեկտրոդը: Երբ նման էլեկտրոդն իջեցնում են մետաղական կատիոններ պարունակող լուծույթի մեջ, ձևավորվում է էլեկտրոդների զույգ։
Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդները զգայուն են անիոնների նկատմամբ և մետաղ են, որը պատված է իր անլուծելի աղի շերտով անիոնով, որի նկատմամբ էլեկտրոդը զգայուն է։ Նման էլեկտրոդի շփվելիս նշված անիոն պարունակող լուծույթի հետ առաջանում է պոտենցիալ E, որի արժեքը կախված է աղի լուծելիության արտադրանքից և անիոնի կոնցենտրացիայից լուծույթում։
Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներն են արծաթի քլորիդը և կալոմելը:Հագեցած արծաթի քլորիդի և կալոմելի էլեկտրոդները պահպանում են մշտական ​​պոտենցիալ և օգտագործվում են որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ, որոնց նկատմամբ չափվում է ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժը։
Իներտ էլեկտրոդներ՝ դժվար օքսիդացող մետաղներից՝ պլատին, ոսկի, պալադիում, պատրաստված թիթեղ կամ մետաղալար։ Դրանք օգտագործվում են E-ն չափելու համար օքսիդավերականգնման զույգ պարունակող լուծույթներում։
Տարբեր տեսակի թաղանթային էլեկտրոդները ունեն թաղանթ, որի վրա առաջանում է թաղանթային պոտենցիալը E:E-ի արժեքը կախված է մեմբրանի տարբեր կողմերում նույն իոնի կոնցենտրացիաների տարբերությունից: Ամենապարզ և լայնորեն օգտագործվող թաղանթային էլեկտրոդը ապակե էլեկտրոդն է:
Պոտենցիոմետրիայում օգտագործվող էլեկտրոդներն ունեն բարձր ներքին դիմադրություն (500-1000 MΩ), ուստի պոտենցիոմետրերի առկա տեսակները բարդ էլեկտրոնային բարձր դիմադրողական վոլտմետրեր են։ Էլեկտրոդային համակարգի EMF-ը պոտենցիոմետրերով չափելու համար օգտագործվում է փոխհատուցման սխեման՝ բջջային շղթայում հոսանքը նվազեցնելու համար:
Ամենից հաճախ պոտենցիոմետրերն օգտագործվում են pH-ի ուղղակի չափումների, այլ իոնների pNa, pK, pNH, pCl և mV կոնցենտրացիաների համար: Չափումները կատարվում են համապատասխան իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների միջոցով:
pH-ն չափելու համար, որը բնութագրում է ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան լուծույթներում, խմելու ջրի, սննդամթերքի և հումքի, բնապահպանական օբյեկտների և տեխնոլոգիական գործընթացների շարունակական մոնիտորինգի համար արտադրական համակարգերում, այդ թվում՝ ագրեսիվ միջավայրերում, օգտագործվում են հատուկ սարքեր, որոնք կոչվում են pH մետր: (Նկար 6): Դրանք ապակե էլեկտրոդ են և տեղեկատու էլեկտրոդ՝ արծաթի քլորիդ։ Վերլուծություններ կատարելուց առաջ անհրաժեշտ է ստուգել pH հաշվիչների չափաբերումը` օգտագործելով ստանդարտ բուֆերային լուծույթներ, որոնց ամրագրման ալիքները կիրառվում են սարքի վրա:

Նկար 7- pH մետր
pH հաշվիչի գործողությունը հիմնված է էլեկտրոդային համակարգի EMF-ի արժեքի չափման վրա, որի ցուցանիշները համաչափ են լուծույթում ջրածնի իոնների ակտիվությանը` pH (դրա ջրածնի ինդեքսը): pH հաշվիչի ռեժիմները վերահսկելու և կարգավորելու համար օգտագործվում է էլեկտրոնային փոխակերպման միավորին միացված հեռակառավարման վահանակ: pH մետրերը, ի լրումն pH, pNa, pK, pNH, pCl և այլ ուղղակի որոշումներից, թույլ են տալիս որոշել իոնի պոտենցիոմետրիկ տիտրումը:
pH մետրերի չափման սխալներ.
1) EMF-ի չափման սխալները, ջերմաստիճանը.
2) տրամաչափման սխալ, որը ներառում է BR սխալը գործիքի սխալի հետ միասին.
3) չափման սխալի պատահական բաղադրիչ.
Բացի գործիքային սխալից, կա չափման տեխնիկայի սխալ:
Կալիբրացիայի ընթացքում կատարվում են երկու հիմնական կարգավորումներ՝ շրջվող ուժեղացուցիչի շահույթը և օֆսեթը սահմանվում են:
և այլն .................

1. Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են վերլուծված նյութերի էլեկտրաքիմիական հատկությունների օգտագործման վրա: Դրանք ներառում են հետևյալ մեթոդները.

Էլեկտրագրավիմետրիկ մեթոդ, որը հիմնված է անալիտի կամ դրա բաղադրամասերի զանգվածի ճշգրիտ չափման վրա, որոնք ազատվում են էլեկտրոդների վրա, երբ ուղղակի էլեկտրական հոսանք անցնում է վերլուծված լուծույթով:

Հաղորդավարական մեթոդ, որը հիմնված է լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա, որը փոփոխվում է շարունակվող քիմիական ռեակցիաների արդյունքում և կախված է էլեկտրոլիտի հատկություններից, նրա ջերմաստիճանից և լուծվող նյութի կոնցենտրացիայից։

Պոտենցիոմետրիկ մեթոդ, որը հիմնված է փորձարկման նյութի լուծույթի մեջ ընկղմված էլեկտրոդի ներուժի չափման վրա: Էլեկտրոդի ներուժը կախված է լուծույթում համապատասխան իոնների կոնցենտրացիայից մշտական ​​չափման պայմաններում, որոնք իրականացվում են պոտենցիոմետրերի միջոցով:

Բևեռագրական մեթոդ, որը հիմնված է կոնցենտրացիայի բևեռացման երևույթի օգտագործման վրա, որը տեղի է ունենում փոքր մակերեսով էլեկտրոդի վրա, երբ էլեկտրական հոսանք անցնում է վերլուծված էլեկտրոլիտի լուծույթով:

Կուլոմետրիկ մեթոդ, որը հիմնված է որոշակի քանակությամբ նյութի էլեկտրոլիզի համար օգտագործվող էլեկտրաէներգիայի քանակի չափման վրա։ Մեթոդը հիմնված է Ֆարադեյի օրենքի վրա։

2. Վերլուծության օպտիկական մեթոդները հիմնված են ուսումնասիրվող միացությունների օպտիկական հատկությունների օգտագործման վրա: Դրանք ներառում են հետևյալ մեթոդները.

Արտանետումների սպեկտրային վերլուծություն՝ հիմնված գծային սպեկտրների դիտարկման վրա, որոնք արտանետվում են նյութերի գոլորշիներից, երբ դրանք տաքացվում են գազի այրիչի բոցի, կայծի կամ էլեկտրական աղեղի մեջ: Մեթոդը հնարավորություն է տալիս որոշել նյութերի տարերային բաղադրությունը։

Կլանման սպեկտրային վերլուծություն սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի և ինֆրակարմիր շրջաններում: Կան սպեկտրալուսաչափական և ֆոտոկոլորիմետրիկ մեթոդներ։ Անալիզի սպեկտրոֆոտոմետրիկ մեթոդը հիմնված է որոշակի ալիքի երկարության լույսի կլանման (մոնոխրոմատիկ ճառագայթման) չափման վրա, որը համապատասխանում է նյութի կլանման առավելագույն կորին։ Վերլուծության ֆոտոկոլորիմետրիկ մեթոդը հիմնված է լույսի կլանման չափման կամ սպեկտրի տեսանելի մասում գտնվող ֆոտոկոլորիմետր սարքերում կլանման սպեկտրի որոշման վրա:

Ռեֆրակտոմետրիա՝ հիմնված բեկման ինդեքսի չափման վրա:

Բևեռաչափություն՝ հիմնված բևեռացման հարթության պտույտի չափման վրա:

Նեֆելոմետրիա, որը հիմնված է լույսի արտացոլման կամ ցրման երևույթների կիրառման վրա լուծույթի մեջ կախված չգունավոր մասնիկների կողմից: Մեթոդը հնարավորություն է տալիս որոշել լուծույթում գտնվող նյութի շատ փոքր քանակություններ՝ կախոցի տեսքով։

Պղտորաչափություն՝ հիմնված կախվածության մեջ գտնվող գունավոր մասնիկների կողմից լույսի անդրադարձման կամ ցրման երևույթների օգտագործման վրա։ Լուծույթով ներծծված կամ դրա միջով անցած լույսը չափվում է այնպես, ինչպես գունավոր լուծույթների ֆոտոկոլորիմետրիայում։

Լյումինեսցենտային կամ լյումինեսցենտային անալիզ՝ հիմնված այն նյութերի ֆլյուորեսցենտության վրա, որոնք. ենթարկվում է ուլտրամանուշակագույն լույսի. Սա չափում է արտանետվող կամ տեսանելի լույսի ինտենսիվությունը:

Սարքերի դիզայնը նախատեսում է երկու լուսային հոսքերի ինտենսիվության հավասարեցում կարգավորող դիֆրագմայի միջոցով: Երկու ֆոտոբջիջների նույն լուսավորությամբ, նրանցից ստացվող հոսանքները գալվանոմետրի միացումում փոխադարձաբար փոխհատուցվում են, և գալվանոմետրի սլաքը դրվում է զրո: Երբ մեկ ֆոտոբջիջը մթնում է գունավոր լուծույթով կուվետով, գալվանոմետրի ասեղը կշեղվի լուծույթի կոնցենտրացիայի համեմատությամբ: Գալվանոմետրի ցուցիչի զրոյական դիրքը վերականգնվում է` մթնեցնելով երկրորդ ֆոտոբջիջը տրամաչափման դիֆրագմայով: Դիֆրագմերի ձևը և ձևավորումը կարող են բազմազան լինել: Օրինակ, FEK-56 ֆոտոէլեկտրական գունաչափերը օգտագործում են կատվի աչքով սահող դիֆրագմ: Կատվի աչքի դիֆրագմը բաղկացած է մանգաղաձև հատվածներից, որոնք շարժվում և հեռանում են իրարից՝ դրանով իսկ փոխելով անցքերի տրամագիծը, որոնցով անցնում է լույսը։

Դիֆրագմը, որը գտնվում է գունամետրի լույսի աջ ճառագայթում, փոխում է իր տարածքը և լույսի հոսքի ինտենսիվությունը աջ ֆոտոբջիջի վրա, երբ դրա հետ կապված թմբուկը պտտվում է: Լոգարիթմական դիֆրագմը, որը գտնվում է ձախ ճառագայթում, ծառայում է թուլացնելու լուսային հոսքի ինտենսիվությունը ձախ ֆոտոբջիջի վրա: Աջ լույսի ճառագայթը չափում է, ձախը՝ փոխհատուցում։

ՔՐՈՄԱՏԱԳՐԱԿԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ. ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ

Նյութերի տարանջատումը և վերլուծությունը քրոմատոգրաֆիկ մեթոդներով հիմնված են նյութերի բաշխման վրա երկու փուլերի միջև, որոնցից մեկը անշարժ է (ստացիոնար), իսկ մյուսը շարժական է, շարժվում է առաջինի երկայնքով: Տարանջատումը տեղի է ունենում, եթե անշարժ փուլը ցուցադրում է տարանջատվող խառնուրդի իոնների կամ մոլեկուլների կլանման տարբեր կարողություններ: Սովորաբար, ստացիոնար փուլը զարգացած մակերեսով սորբենտ է, իսկ շարժական փուլը հեղուկ կամ գազային հոսք է:

Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդները դասակարգվում են ըստ մի քանի պարամետրերի. բ) ըստ շարժական փուլի (գազ, հեղուկ) ագրեգացման վիճակի. գ) ըստ անշարժ փուլի տեսակի և դրա երկրաչափական դասավորության (սյունակ, բարակ շերտ, թղթային քրոմատագրություն). դ) ըստ սյունակում առանձնացվելիք խառնուրդի տեղափոխման եղանակի (էլյուենտ, ճակատային, տեղաշարժ).

Ամենապարզ տարբերակում քրոմատագրումն իրականացվում է սյուների վրա, որոնց մեջ տեղադրված է սորբենտ, որը ծառայում է որպես ստացիոնար փուլ։ Սյունակի միջով անցնում են տարանջատվող նյութերի խառնուրդ պարունակող լուծույթը։ Վերլուծված խառնուրդի բաղադրիչները շարժական փուլի հետ միասին շարժվում են անշարժ փուլով` ձգողականության կամ ճնշման տակ: Տարանջատումն իրականացվում է խառնուրդի բաղադրիչների տարբեր արագություններով շարժման շնորհիվ սորբենտի հետ փոխազդեցության պատճառով։ Արդյունքում նյութերը բաշխվում են սորբենտի վրա՝ ձևավորելով կլանման շերտեր, որոնք կոչվում են գոտիներ։ Կախված տարանջատման կամ վերլուծության նպատակից, կարող են լինել տարբեր տարբերակներ հետագա մշակման համար: Ամենատարածված մեթոդը զտվում է: Հարմար լուծիչն անցնում է սյունակի միջով, որի վրա ներծծված են նյութեր. այնուհետև դրանք կարող են որոշվել ստացված լուծույթում՝ լուծույթում: Հնարավոր է սյունակի միջով անցնել մշակող ռեագենտ, որի շնորհիվ սորբացված նյութերը տեսանելի են դառնում, այսինքն. ներծծող շերտը պահպանված նյութով ձեռք է բերում որոշակի գույն: Ստացվում է մշակված քրոմատոգրամա, որը հնարավորություն է տալիս առանց լրացուցիչ որակական ռեակցիաների եզրակացություններ անել խառնուրդի բաղադրության մասին։

Հիմնական պարամետրերը քրոմատոգրաֆիկ մեթոդներում. պահպանման բնութագրերը, արդյունավետությունը և տարանջատման աստիճանը:

Պահպանման ծավալը և պահպանման ժամանակը հանդիսանում են էլուենտի ծավալը և այն ժամանակը, որն անհրաժեշտ է տվյալ նյութը սյունակից հեռացնելու համար: Այս արժեքները կախված են սորբենտի հատկություններից, շարժական փուլի շարժման արագությունից և դրա ծավալից, ինչպես նաև Kp բաշխման գործակիցից.

Kr \u003d S TV / Szh,

որտեղ Сtv-ն անշարժ փուլում լուծված նյութի ընդհանուր կոնցենտրացիան է. Cg-ն նյութի կոնցենտրացիան է շարժական փուլում: Չափելով հարաբերական պահպանման արժեքները՝ կարելի է առանձնացնել այն բաղադրիչները, որոնք պետք է առանձնացվեն:

Սյունակի վրա տարանջատման արդյունավետությունը գնահատելու համար ներկայացվում է տեսական թիթեղների հայեցակարգը: Սյունակում սորբենտ շերտը պայմանականորեն բաժանված է մի շարք իրար հաջորդող նեղ հորիզոնական շերտերի, որոնցից յուրաքանչյուրը կոչվում է տեսական թիթեղ։ Յուրաքանչյուր շերտում հավասարակշռություն է հաստատվում անշարժ և շարժական փուլերի միջև: Որքան մեծ է տեսական թիթեղների քանակը, այնքան բարձր է բաժանման արդյունավետությունը: Մեկ այլ արժեք, որը բնութագրում է տարանջատման արդյունավետությունը տեսական թիթեղին համարժեք բարձրությունն է, որը հանդիսանում է H= L/N հարաբերակցությունը, որտեղ L-ը սյունակի երկարությունն է. N-ը տեսական թիթեղների թիվն է:

1 և 2 երկու բաղադրիչների բաժանման աստիճանը որոշվում է առանձնացման R չափանիշով, որը կախված է պահման ժամանակից (ti) և այն գոտիների լայնությունից, որոնք զբաղեցնում են բաղադրիչները սորբենտի վրա (∆ti).

R1,2=2 (t2‑t1)/(∆t2+∆t1)

Բաղադրիչները առանձնացվում են, եթե R2,1≥1, և չեն առանձնացվում, եթե R2,1=0:

Անալիզի քիմիական մեթոդների ընթացքում ուսումնասիրում են իոնափոխանակման քրոմատագրությունը և քրոմատագրությունը թղթի վրա, այլ քրոմատոգրաֆիական մեթոդները՝ ֆիզիկաքիմիական անալիզի մեթոդների ընթացքում։

ԻՈՆՆԵՐԻ ՓՈԽԱՆԱԿՄԱՆ ՔՐՈՄԱՏՈԳՐԱՖԻԱ

Իոնափոխանակման քրոմատոգրաֆիան հիմնված է շարժական իոնների համար վերլուծված լուծույթի իոնների հետադարձելի ստոյխիոմետրիկ փոխանակության վրա՝ սորբենտների հակադրվող իոնների, որոնք կոչվում են իոնափոխանակիչներ (կամ իոնափոխանակիչներ): Որպես իոնափոխանակիչներ օգտագործվում են բնական կամ սինթետիկ խեժեր՝ պինդ, ջրում չլուծվող մակրոմոլեկուլային թթուներ և դրանց բաղադրության մեջ ակտիվ խմբեր պարունակող դրանց աղերը։ Իոնափոխանակիչները բաժանվում են RSO 3 -H+ կատիոնափոխանակիչների (որտեղ R-ը բարդ օրգանական ռադիկալ է), որն ունակ է փոխանակել ջրածնի իոնը կատիոնների հետ, և անիոնափոխանակիչներ՝ RNHz + OH-, որոնք ունակ են փոխանակել OH խումբը անիոնների հետ։ Կատիոնների փոխանակման սխեման.

RSO3‑H+ + M+ ↔ RSO 3 -M+ + H+

Անիոնների փոխանակման սխեման.

RNH3 + OH - + A- ↔ RNH 3 + A- + OH-

Իոնափոխանակության կատարման տեխնիկան առավել հաճախ սյունակ է: Դինամիկ տարբերակում սյունակը լցվում է իոնափոխանակիչով և վերլուծված լուծույթը որոշակի արագությամբ անցնում է դրա միջով։

Որակական վերլուծության նպատակով մշակվել են բոլոր կարևորագույն անօրգանական իոնների և շատ օրգանական միացությունների մեկուսացման և հայտնաբերման մեթոդներ, մշակվել է կատիոնների և անիոնների խառնուրդի մասնակի և ամբողջական վերլուծություն։

Իոնների սորբցիան ​​կախված է իոնափոխանակիչի բնույթից և կառուցվածքից, վերլուծված նյութերի բնույթից, փորձի պայմաններից (ջերմաստիճան, pH և այլն)։ Գործնական հաշվարկների մեծ մասի համար կարելի է ենթադրել, որ իոնափոխանակիչի և լուծույթի միջև հավասարակշռությունը ենթարկվում է զանգվածի գործողության օրենքին։

ՔՐՈՄԱՏՈԳՐԱՖԻԱ Թղթի վրա

Թղթի վրա քրոմատագրությունը չի պահանջում թանկարժեք սարքավորումներ և չափազանց պարզ է կատարել: Այս մեթոդը համատեղում է տարանջատումը նյութերի միաժամանակյա հայտնաբերման կամ նույնականացման հետ: Թուղթը ջուր է պահում ծակոտիներում՝ անշարժ լուծիչ: Քրոմատոգրաֆիկ թղթի վրա նստած նյութերը անցնում են շարժական փուլ և տարբեր արագությամբ շարժվելով թղթի մազանոթներով՝ առանձնանում։ Նյութերի տարանջատման ունակությունը գնահատվում է Rf գործակցով, որը հանդիսանում է h նյութի գոտու տեղաշարժի հարաբերակցությունը լուծիչի ճակատի տեղաշարժին H՝ Rf = h/H։

Rf-ի թվային արժեքները կախված են շարժական և անշարժ փուլերի բնույթից, բաշխման գործակիցից և քրոմատոգրաֆիկ թղթի տեսակից: Արդյունավետ բաժանման համար էական նշանակություն ունեն փորձարարական պայմանները:

ՏԻՏՐՈՄԵՏԻԱՅԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ. ՏԻՏՐԱՑՄԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ

Անալիզի տիտրաչափական մեթոդները հիմնված են անալիտի հետ ռեակցիայի համար սպառվող ռեագենտի զանգվածի գրանցման վրա: Ռեակտիվը (տիտրանտը) վերլուծված լուծույթին ավելացվում է կամ պինդ ձևով (փոշի, հաբեր, ռեագենտով ներծծված թուղթ), կամ ամենից հաճախ ռեագենտի ճշգրիտ հայտնի կոնցենտրացիայով լուծույթի տեսքով: Հնարավոր է չափել սպառված տիտրողի զանգվածը՝ կշռելով անոթը փորձարկման լուծույթով և ավելացված ռեագենտով (գրավիմետրիկ տիտրացիա), կամ տիտրման համար օգտագործվող տիտրման ծավալը։ Վերջին դեպքում տիտրողի զանգվածն արտահայտվում է իր ծավալով ըստ բանաձևերի

m=TV և m=CnVE/1000,

որտեղ T-ը տիտրային լուծույթի տիտրն է. գ/սմ 3; V-ը տիտրային լուծույթի ծավալն է, սմ3; Cn-ը տիտրային լուծույթի նորմալ կոնցենտրացիան է՝ մոլ/դմ3; E-ն տիտրանի համարժեքն է:

Տիտրանտը ավելացվում է վերլուծված լուծույթի ճշգրիտ չափված ծավալին փոքր մասերում: Տիտրանտի յուրաքանչյուր նոր մասի ավելացումից հետո հավասարակշռություն է հաստատվում քիմիական ռեակցիայի հավասարմամբ նկարագրված համակարգում, օրինակ.

որտեղ A-ն վերլուծված նյութն է. B-տիտրանտ; հա, t-ն ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ են: Քանի որ ռեակցիան ընթանում է, անալիտի և տիտրանի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները նվազում են, մինչդեռ ռեակցիայի արտադրանքի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները մեծանում են: Երբ սպառվում է տիտրվող նյութի քանակին համարժեք քանակություն, ռեակցիան կավարտվի: Այս պահը կոչվում է համարժեքության կետ: Գործնականում ֆիքսված է ռեակցիայի վերջնակետը, որը որոշակի մոտավորությամբ համապատասխանում է համարժեքության կետին։ Քիմիական վերլուծության մեթոդներում այն ​​տեսողականորեն ամրագրվում է նկատելի վերլուծական ազդեցությամբ (լուծույթի գույնի փոփոխություն, տեղումներ) առաջացած որևէ մեկնարկային միացությունից, ռեակցիայի արտադրանքից կամ համակարգում հատուկ ներմուծված նյութերից՝ ցուցիչներից: Անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդներում վերջնական կետը որոշվում է չափված ֆիզիկական պարամետրի կտրուկ փոփոխությամբ՝ pH, պոտենցիալ, էլեկտրական հաղորդունակություն և այլն։

Տիտրաչափության մեջ լինում են ուղղակի, հետին և անուղղակի տիտրումներ։

Ուղղակի տիտրման մեթոդում որոշվող A բաղադրիչն ուղղակիորեն փոխազդում է B ստանդարտ լուծույթի հետ: Եթե ինչ-ինչ պատճառներով նման ռեակցիան անհնար է, ապա օգտագործվում է հետադարձ կամ անուղղակի տիտրում: Դա անելու համար վերլուծված նյութին ավելացվում է օժանդակ ռեագենտ՝ երկրորդական ստանդարտ, որը արձագանքում է որոշվող բաղադրիչին: Հետ տիտրման մեթոդում B-ն ավելցուկ է վերցվում, իսկ չհակազդված մնացորդը տիտրվում է երկրորդական ստանդարտով։ Անուղղակի տիտրման մեթոդներում ռեակցիայի արտադրանքը փոխազդում է ստանդարտ լուծույթի հետ (փոխարինողի տիտրում):

Տիտրման մեթոդներ

Որոշ դեպքերում իրականացվում է, այսպես կոչված, հակադարձ տիտրացիա, որի դեպքում վերլուծված լուծույթով տիտրվում է ռեագենտի ստանդարտ լուծույթը։ Այն սովորաբար օգտագործվում է, երբ անալիտը օդում անկայուն է: Նյութերի խառնուրդները վերլուծելիս հնարավոր է միավորել տիտրման տարբեր մեթոդներ։

Ցանկացած չափման գործընթացը բաղկացած է օբյեկտի ընտրված պարամետրը ստանդարտի նմանատիպ պարամետրի հետ համեմատելուց: Տիտրաչափական անալիզներում որպես ստանդարտներ են ծառայում որոշվող բաղադրիչի ճշգրիտ հայտնի կոնցենտրացիաներով (տիտր, նորմալություն) լուծույթները: Նման լուծումները կոչվում են ստանդարտ (տիտրացված): Դրանք կարելի է պատրաստել մի քանի եղանակով՝ 1) սկզբնական նյութը ճշգրիտ կշռելով. 2) մոտավոր նմուշով` հետագա կոնցենտրացիայի որոշմամբ` ըստ առաջնային ստանդարտի. 3) հայտնի կոնցենտրացիայով նախապես պատրաստված լուծույթի նոսրացում. 4) ֆիքսված ալիքով. 5) իոնափոխանակություն.

Առաջին մեթոդով որպես ելանյութ կարող են օգտագործվել միայն քիմիապես մաքուր կայուն միացություններ, որոնց բաղադրությունը խստորեն համապատասխանում է քիմիական բանաձևին, ինչպես նաև հեշտությամբ մաքրվող նյութերին։ Երկրորդ մեթոդով անհրաժեշտ է ունենալ առաջնային ստանդարտ՝ հստակ հայտնի բաղադրության քիմիապես մաքուր միացություն, որը համապատասխանում է հետևյալ պահանջներին.

2. Կայունությունը օդում, ստանդարտ լուծույթները պահեստավորման ընթացքում չպետք է փոխեն տիտրը:

3. Մեծ մոլեկուլային քաշ՝ կշռման սխալները նվազագույնի հասցնելու համար:

4. Լավ լուծելիություն, արագ ռեակցիա մի նյութի լուծույթով, որի կոնցենտրացիան որոշվում է:

5. Համարժեք կետը պետք է սահմանվի ճշգրիտ և հստակ:
Լուծումների տիտրերի սահմանում - ստանդարտացում - կարող է

իրականացվում է ծանրաչափական և ծավալային մեթոդներով։ Վերջինում վերնագիրն ավելի արագ է տեղադրվում, ուստի այն հիմնականում օգտագործվում է։ Ճշգրիտ կշռված առաջնային ստանդարտը (մեկ քաշի մեթոդ) կամ առաջնային ստանդարտ լուծույթը (pipetting մեթոդ) տիտրվում է ստանդարտացված լուծույթով: Տիտրի սահմանման ճիշտությունը ստուգվում է տիտրի սահմանման համակարգված սխալի հաշվարկով:

Յուրաքանչյուր տիտրաչափական մեթոդի համար մշակվել են օգտագործվող տիտրիչների ստանդարտացման մեթոդներ, և տրվում են առաջարկություններ առաջնային ստանդարտների ընտրության համար: Պետք է հիշել, որ ստանդարտ լուծումների բնութագրերը պետք է որոշվեն պահանջվող ճշգրտությամբ: Տիտրը, մոլարությունը և նորմալությունը որոշվում են մինչև չորրորդ նշանակալի ցուցանիշը, չհաշված զրոները տասնորդական կետից հետո (օրինակ՝ ТNaon = 0,004014 գ/սմ 3; Skmno 4 = 0,04995 n):

ՏԻՏՐԻՄԵՏՐԻ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ

Տիտրաչափական մեթոդները բաժանվում են չորս մեծ խմբերի՝ ըստ մեթոդի հիմքում ընկած ռեակցիայի տեսակի։ Այս խմբերից յուրաքանչյուրում կան որոշակի մեթոդներ, որոնք կապված են որոշակի տիտրանի օգտագործման հետ: Ինչպես երևում է աղյուսակից, ամենամեծ խումբը բաղկացած է ռեդոքս տիտրման մեթոդներից: Սա ներառում է (ի լրումն աղյուսակում նշվածներից) նաև քրոմատոմետրիա (ստանդարտ լուծույթ՝ K2Cr2O7), ցերիմետրիա (Ce 4+ պարունակող ստանդարտ լուծույթներ), բրոմատոմետրիա (KBrO 3), վանադատոմետրիա (NH 4 VOz), ասկորբինոմետրիա (ստանդարտ լուծույթ՝ ասկորբին): թթու) և այլն: Կոմպլեքսաչափական մեթոդների խմբում մինչ այժմ ամենամեծ կիրառությունը ունի կոմպլեքսաչափությունը (տիտրանտ՝ EDTA, կամ Trilon B, կամ կոմպլեքս III), սակայն անալիտիկ պրակտիկայում օգտագործվող կոմպլեքսների թիվը անընդհատ աճում է։ Տեղումների տիտրման մեթոդները, ընդհակառակը, հակված են պրակտիկայից աստիճանաբար վերացմանը։ Պատճառն ակնհայտ է, որ չնայած տեղումների ռեակցիաները շատ են, շատ դեպքերում դժվար է ֆիքսել տիտրման վերջնական կետը: Արգենտոմետրիայի, ռոդանոմետրիայի և սնդիկի չափման մեթոդները լավ զարգացած են, բայց դրանք հարմար են փոքր քանակությամբ իոնների որոշման համար, բացի այդ, արծաթը արժեքավոր մետաղ է, իսկ սնդիկի աղերը՝ թունավոր։ Առաջարկվում է որոշման մեթոդ, որը հիմնված է քիչ լուծվող սուլֆատների նստեցման վրա:

Թթու-բազային տիտրումները գնալով ավելի տարածված են դառնում: Դա պայմանավորված է ոչ ջրային լուծիչների գործնականում անընդհատ ընդլայնվող օգտագործման շնորհիվ, որոնք փոխում են նյութերի թթու-բազային հատկությունները:

Վերլուծության տիտրաչափական մեթոդների առավելությունները՝ որոշման արագությունը և օգտագործվող սարքավորումների պարզությունը, ինչը հատկապես հարմար է սերիական անալիզներ կատարելիս: Այս մեթոդների զգայունության շեմը կազմում է մոտ 10~3 մոլ/դմ 3 կամ 0,10%; ճշգրտություն ~0,5% (հարաբեր.). Այս թվերը կախված են օգտագործվող ցուցիչների զգայունությունից և արձագանքող լուծույթների կոնցենտրացիայից:

ԳՈՒՆԱՅԻՆ ՈՐՈՇՈՒՄՆԵՐԻ ՃՇՇՏՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ՇՐՋԱՆԱԿԸ

Գունաչափական մեթոդները հաճախ օգտագործվում են փոքր քանակությունների վերլուծության համար: Որոշումն իրականացվում է արագ, և ավելի մեծ ճշգրտությամբ որոշվում են նյութի այնպիսի քանակություններ, որոնք գործնականում անհնար է հայտնաբերել գրավիմետրիկ և տիտրաչափական վերլուծության մեթոդներով, քանի որ լուծույթում անհրաժեշտ կոնցենտրացիան ստանալու համար անհրաժեշտ կլինի չափից շատ վերցնել: ուսումնասիրվող նյութը.

Գունաչափական մեթոդները կիրառվում են տեխնոլոգիական հսկողության խնդիրների լուծման համար, որպեսզի դրանց տվյալների հիման վրա հնարավոր լինի կարգավորել տեխնոլոգիական քիմիական գործընթացը. ամոնիակի, ֆտորի, նիտրիտների և նիտրատների, ջրի մեջ երկաթի աղերի, սննդի վիտամինների սանիտարահիգիենիկ անալիզներում, արյան և լեղու մեջ յոդի, ազոտի, բիլիրուբինի և խոլեստերինի քանակական որոշման կլինիկական լաբորատորիաներում և լեղու մեջ, հեմոգլոբինի արյուն և այլն։

ՕԴԻ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ

Քաղաքների օդային ավազանի աղտոտման հիմնական աղբյուրը արտադրանքի մեջ պարունակվող վնասակար բաղադրիչներն են։ այրման. Դրանք ներառում են՝ մոխիր, պինդ վառելիքի մասնիկներ, մեխանիկական կեղտեր; ծծմբի, ազոտի, կապարի օքսիդներ; ածխածնի երկօքսիդ; թերի այրման արտադրանք. Ժամանակակից արտադրական գործընթացների մեծ մասում տեխնոլոգիական ցիկլերը չեն մաքրում արտանետումները: Ըստ Մ.Ա. Ստիրիկովիչ, աշխարհում պինդ նյութերի տարեկան արտանետումները կազմում են 100, 5O2–150, CO-300, ազոտի օքսիդները՝ 50 միլիոն տոննա։ Պինդ և հեղուկ վառելիքն այրելիս առաջանում են արոմատիկ քաղցկեղածին ածխաջրածիններ։ որոնցից մեկը՝ 3,4 - բենզպիրեն C2oH1 2, առկա է հողում, օդում և ջրում (առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան 0,00015 մգ/դմ 3):

Քիմիական արդյունաբերությունից օդի հիմնական արտանետումները.

ազոտական ​​թթու - N0, N02, N43

աղաթթու - ստացվել է HC1, C1 2 ծծմբաթթու

ազոտային մեթոդ - N0, N02, ZO 2, 8Oz, H 2 5O, Re 2 Oz (փոշի)

կոնտակտային եղանակով - 5O 2, 5Oz, H 2 5O4, Re 2 Oz (փոշի) ֆոսֆոր և

ֆոսֆորական թթու - P 2 Ob, HzPO4, HP, Ca5F (PO4) s (փոշի)

քացախաթթու - CH3CHO, CH3COOH

բարդ պարարտանյութեր - N0, N02, NHz, HP, H 2 5O4, P 2 Oa, HNOz, պարարտանյութի փոշին

կալցիումի քլորիդ - HC1, H 2 5O4, CaC1 2 (փոշի) հեղուկ քլոր - HC1, C1 2, Hg

մեթանոլ - CH 3 OH, կապրոլակտամ CO - N0, N02, 5O 2, H 2 5, ացետիլեն CO - C2H 2 արհեստական ​​մանրաթելերի ածխածնի սև - H 2 5, C5 2 և այլն:

Օդի աղտոտվածությունը նվազեցնելու համար պետք է պայմաններ ստեղծել վառելիքի ամբողջական այրման համար, ինչին հասնում եք բարձր ջերմաստիճանում այրելով։ Այս դեպքում այն ​​մեծացնում է ազոտի օքսիդների պարունակությունը, որոնք ավելի թունավոր են, քան CO-ն։ Ուստի այրման նոր ուղիներ են որոնվում։ Դրանցից մեկում առաջարկված Ա.Կ. Վնուկով, ազոտի օքսիդների ձևավորումը ճնշելու համար օգտագործեք այրման անբռնկիչ վառարան՝ լրիվ պրեմիքս այրիչներով: Գազ-օդ խառնուրդը այրվում է մանրացված հրակայուն շերտի մեջ, որը պարունակում է ջերմություն ընդունող մակերեսներ, որոնք նվազեցնում են վառարանում ջերմաստիճանը: Հնարավոր է նաև նվազեցնել օդի աղտոտվածությունը՝ աղտոտված օդը կամ թերի այրման արտադրանքն ուղղելով վառարանների կաթսաների վառարաններ: Վառարաններին մատակարարվող օդը աղտոտված օդով փոխարինելը, ամեն ինչից բացի, թույլ է տալիս նվազեցնել վառելիքի սպառումը -10%-ով:

Գազային խառնուրդների վերլուծությունն իրականացվում է տարբեր մեթոդներով.

Օրգանոլեպտիկ մեթոդը հիմնված է անձի կողմից գույնի և հոտի կեղտերի որոշման վրա և տալիս է խառնուրդի բաղադրության միայն մոտավոր պատկերացում: Հոտը ջրածնի սուլֆիդ է, քլոր, ամոնիակ, ծծմբի երկօքսիդ, ֆոսֆորի օքսիդներ, ածխաջրածիններ և շատ օրգանական նյութեր: Գունավոր գազեր - ֆտոր, քլոր, ազոտի երկօքսիդ:

Որակական վերլուծությունը կարող է իրականացվել համապատասխան ռեագենտով ներծծված ֆիլտրերի միջոցով: Նրանք փոխում են իրենց գույնը որոշակի գազերի առկայության դեպքում:

Ցուցում հեղուկ կամ ծակոտկեն կլանիչներով: Օդը անոթների միջով անցնում է հատուկ հեղուկով կամ ռեակտիվներով մշակված ծակոտկեն կլանիչներով (պեմզա, ալումոգել, սիլիկա գել)։ Լուծումների գույնի փոփոխությունը կամ ամպամածությունը ցույց է տալիս օդի կեղտերը: Գազային խառնուրդների ընդհանուր անալիզի ժամանակ որոշվում է որակական և քանակական բաղադրությունը։

Գրավիմետրիկ վերլուծությունը հիմնված է գազի բաղկացուցիչ մասի նստվածքի տեսքով արտազատման վրա՝ քիմիական ռեակցիաներ իրականացնելով։ Նստվածքը լվանում են, ֆիլտրում, չորացնում (կամ կալցինացնում), կշռում։ Վերլուծված գազը դրա միջով անցնելուց հետո լուծույթի զանգվածի ավելացումը հնարավորություն է տալիս նաև դատել կեղտերի պարունակությունը։

Գազերի խառնուրդի բաղկացուցիչ մասը հնարավոր է որոշել հատուկ ռեակտիվներով տիտրման միջոցով՝ չեզոքացման, օքսիդացում-նվազեցման, տեղումների, բարդույթների առաջացման ռեակցիայի միջոցով։

Գազային խառնուրդում որևէ բաղադրիչի կոնցենտրացիան ճշգրիտ որոշելու համար կարևոր է ճիշտ նմուշ վերցնել վերլուծության համար: Եթե ​​օդի որոշված ​​բաղադրիչը գազ կամ գոլորշի է, ապա այն անցնում է ներծծող հեղուկով, որտեղ նյութը լուծվում է։ Եթե ​​որոշվող նյութը հեղուկ է, ապա օգտագործվում են պինդ կլանիչներ, որոնց արդյունքում մասնիկները մեծանում են և կլանում։ Պինդ կեղտերը և փոշին պահպանվում են պինդ ներծծող միջավայրի միջոցով (AFA ֆիլտրեր և այլն): Գազերի մեծ ծավալները վերցվում են տրամաչափված գազաչափերով։ Ներկայումս արտադրվում են ավտոմատ նմուշառման սարքեր։ Ստորև բերված են աշխատանքային տարածքի օդում տարբեր նյութերի առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիաները (ԳՕՍՏ 12.1.005–76):

Նյութեր	MPC. մգ/մՄ
Ացետոն	200
Վճարունակ բենզին (C-ով)	300
Վառելիք բենզին (C-ով)	100
Մերկուրի մետաղ	0,01
Կապար և նրա անօրգանական միացությունները	0,01
Ծծմբաթթու	1
ածխածնի երկօքսիդ	20
Կաուստիկ ալկալային լուծույթներ (MaOH-ի առումով)	0,5
Սիլիցիումի երկօքսիդ պարունակող փոշի՝ ավելի քան 70%	1
Ֆորմալդեհիդ (աերոզոլներ)	0,5
Ֆենոլ (գոլորշու մեջ)	0,3

Մթնոլորտային օդի ուսումնասիրության ժամանակ ամենահուսալի տվյալները ստացվում են, եթե նմուշառումը կարճ է: Վնասակար նյութերի մեծ մասի համար նմուշառման տևողությունը սահմանվում է 20-30 րոպե: Հայտնի է, որ վնասակար նյութի կոնցենտրացիան տվյալ դեպքում միջինացված է և 3 անգամ ավելի քիչ իրական, քան 2-5 րոպե նմուշառման ժամանակ։ Օդի նմուշառման կոնկրետ առաջարկություններ կան՝ հաշվի առնելով օդի աղտոտման աղբյուրի հեռավորությունը։ Օրինակ, ցեղերի համար մթնոլորտային օդի ուսումնասիրության մեջ »; կանգնած աղտոտման աղբյուրից 3 կմ հեռավորության վրա, նմուշը վերցվում է 4-5 րոպե «Richter absorber model 7 R» հեղուկով 20 դմ 3/րոպե ձգման արագությամբ, իսկ մինչև 10 կմ հեռավորության վրա՝ 2- 3 րոպե Ռիխտերի կլանիչով 10 R 50 դմ 3 / րոպե արագությամբ:

Նմուշը պետք է օդում պարունակի փորձարկվող նյութի այնպիսի քանակություն, որ այն բավարար լինի ընտրված մեթոդով որոշելու համար: Շատ օդը հանգեցնում է վերլուծության արդյունքների միջինացմանը, իսկ եթե ծավալը անբավարար է, ապա վերլուծության ճշգրտությունը նվազում է:

ՀՈՂԻ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ

Հողերի քիմիական վերլուծության խնդիրն է ձեռք բերել դրանց քիմիական բնութագրերը գյուղատնտեսության տեսական և գործնական խնդիրների լուծման, հողերի ծագումն ու հատկությունները որոշելու և դրանց բերրիության բարձրացման ագրոտեխնիկական միջոցառումների համար:

Հետազոտված միացությունների արդյունահանումը հողից դրանց քիմիական անալիզի համար իրականացվում է տարբեր էքստրակտների (ջուր, աղ, թթու կամ ալկալային) օգտագործմամբ։ Որոշ դեպքերում հողը քայքայվում է փոքր մասերի կարբոնատների միաձուլման, հիդրոֆտորաթթվի հետ մշակման կամ այլ թթուների (HC1 + HNO 3, HNYO 3 + H 2 5O 4) հետ թաց այրման միջոցով: Վերլուծությունների մեծ մասը կատարվում է հողի նմուշներով օդում չոր վիճակում, աղացած հավանգով և մաղված 1 մմ տրամագծով անցքերով մաղով:

Դրա համար 500–1000 գ հողի նմուշը բարակ շերտով քսում են թղթի վրա և չորացնում օդում մաքուր և չոր սենյակում։ Հողի մեծ կտորները ձեռքով տրորում են ու հանում արմատները, քարերը և այլն։ Օրգանական մնացորդները հեշտությամբ հեռացվում են էլեկտրականացված ապակե ձողով, որին կպչում են: Նմուշի մի մասը կշռվում է տեխնիկական մասշտաբով միջին նմուշի հետագա ընտրության համար: Որոշ անալիզներ պահանջում են հողի նմուշներ, որոնք նոր են վերցվել դաշտից առանց նախնական չորացման, օրինակ՝ նիտրատների որոշման ժամանակ: Ավելի լավ է միջին նմուշը վերցնել քառորդով: Մաղած հողը պահվում է խցանված բանկաների, ստվարաթղթե տուփերի կամ թղթե տոպրակների մեջ։

Ջրային մզվածք պատրաստելու համար 100 գ հող տեղափոխում են 750–1000 սմ 3 լայնաբերան կոլբայի մեջ, մեջը լցնում են CO-ից զերծ թորած ջրի հինգապատիկը: Կոլբը փակում են խցանով և թափահարում 5 անգամ։ րոպե. Աղի հողերի ուսումնասիրության ժամանակ թափահարում են 2 ժամ, որից հետո նստում են մեկ օր կամ միայն թափահարում 6 ժամ, քաղվածքը զտում են 15 սմ տրամագծով ձագարի միջով և դրա մեջ տեղադրում ծալված մեծ զտիչ։ Ֆիլտրատը պետք է թափանցիկ լինի:

Ջրային քաղվածքը պատկերացում է տալիս հողում ջրում լուծվող օրգանական և հանքային նյութերի պարունակության մասին, որոնք հիմնականում բաղկացած են պարզ աղերից։ Ջրի մեջ լուծվող աղերը կարող են վնասակար լինել։ Ըստ վնասակարության աստիճանի՝ դրանք դասավորված են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ Na 2 CO 3 > ManCO 3 > NaC1 > CaC1 2 > Ma 2 5O 4 > MdC1 2 > Me5O 4։ Ma 2 CO 3-ի պարունակությունը (նույնիսկ 0,005 հատ բաժնետոմսեր,%) առաջացնում է բույսերի մահը աղի հողում։ Թթվային ջրածածկ և տորֆային հողերում երկաթի (II), մանգանի և ալյումինի ջրում լուծվող միացությունների ավելցուկային պարունակությունը վնասակար է բույսերի համար։ Ջրային քաղվածքների վերլուծությունը հողի աղակալման պատճառի բացահայտման համար լրացվում է ստորերկրյա ջրերի վերլուծությամբ: Աղյուսակում ներկայացված է հողերի դասակարգումն ըստ թունավոր աղերի պարունակության։

ՋՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ

Ջրի աղտոտումից պաշտպանությունն ամենակարևոր խնդիրն է, քանի որ այն կապված է բնակչությանը մաքուր խմելու ջրով ապահովելու հետ։ Կեղտաջրերի մաքրման արդյունավետ միջոցներ մշակելու համար անհրաժեշտ է հստակ իմանալ, թե կոնկրետ ինչ ջրամբար մտնող ճյուղային ջրերում և ինչ քանակությամբ է հայտնաբերվում աղտոտվածություն: Այս խնդիրները լուծվում են ջրի անալիզով։

Արդյունաբերական ջուրն օգտագործվում է տարբեր քիմիական արդյունաբերություններում: Ջուրը չպետք է առաջացնի կաթսաների, սարքավորումների, խողովակների կոռոզիա, պարունակի կախովի պինդ նյութերի ավելցուկ՝ խցանելով հովացման համակարգի խողովակները. այն կարգավորում է կեղև կազմող աղերի պարունակությունը։

Այսպես կոչված թթվածնի քիմիական պահանջարկի (COD) որոշում, այսինքն. ջրի օքսիդացում, ծառայում է որպես ջրում օրգանական նյութերի պարունակության չափիչ։

Տեսականորեն COD-ը թթվածնի զանգվածն է (կամ օքսիդացնող նյութը թթվածնի առումով) մգ/դմ 3-ում, որն անհրաժեշտ է նմուշում պարունակվող օրգանական նյութերի ամբողջական օքսիդացման համար, իսկ ածխածինը, ջրածինը, ծծումբը, ֆոսֆորը օքսիդացվում են օքսիդների և ազոտի։ վերածվում է ամոնիումի աղի։ Թթվածինը, որը օքսիդացված նյութերի մի մասն է, մասնակցում է օքսիդացման գործընթացին, իսկ ջրածինը մասնակցում է ամոնիումի աղի առաջացմանը։ COD-ի որոշման կիրառական մեթոդները տալիս են COD տեսությանը մոտ արդյունքներ։

Ջրի աղտոտիչների ամենատարածված տեսակներից մեկը ֆենոլներն են: Դրանք պարունակվում են կոքսի արտադրության կեղտաջրերում, մտնում են ցելյուլոզային տրոհման արտադրանքի մեջ և օգտագործվում են որպես հումք բազմաթիվ արհեստական ​​նյութերի, ներկերի և այլնի արտադրության մեջ։ Ֆենոլները թունավոր են միկրոօրգանիզմների մեծ մասի, ձկների և կաթնասունների համար:

Ջրի աղտոտվածության հետ կապված թթվածնի պակասը հանգեցնում է աերոբ միկրոօրգանիզմների մահվան, ինչը հանգեցնում է ձկների մահվան: Օրգանական կեղտը ազդում է ջրի գույնի և թափանցիկության, նրա հոտի և համի վրա: Սննդի արդյունաբերության մեջ օգտագործվող ջուրը պետք է զերծ լինի օրգանական կեղտից։

Վերլուծել բնական և կեղտաջրերը՝ որոշելով դրանց ալկալայնությունը, թթվայնությունը, ազոտի և ազոտ պարունակող նյութերի, մետաղների, ոչ մետաղական տարրերի և այլնի ընդհանուր պարունակությունը: Ջրամբարներից և հոսող ջրով ջրամբարներից ջրի նմուշառումն իրականացվում է ըստ հատուկ ցուցումների:

Այն բաղկացած է վերլուծության օպտիմալ մեթոդի արագ ընտրությունից և դրա առաջ ծառացած վերլուծական խնդրի լուծման գործում հաջողությամբ: Վերլուծության օպտիմալ մեթոդի ընտրությունն իրականացվում է վերլուծական խնդրի պայմանների հաջորդական դիտարկմամբ: 1. Վերլուծության տեսակը՝ ա) արդյունաբերական, բժշկական, բնապահպանական, դատական ​​և այլն; բ) նշում, էքսպրես, արբիտրաժ. գ) ստատիկ կամ...

Ամոնիակ Single ամիսը մեկ անգամ յուրաքանչյուր միավորից ոչ ավելի, քան 0,03% Photocolorimetric մեթոդ M.I. No 213-A ΔMVI= ±21% 1.7 Արտադրության թափոններ, դրանց օգտագործումը Ազոտական ​​թթվի արտադրության մեջ համակցված մեթոդով արտադրվում են կատալիտիկ մաքրման ռեակտորներում մաքրված «պոչ» գազերը, վնասակար նյութերի օդափոխման արտանետումները և կեղտաջրերը։ թափոններ. հետո...